演化硬件（Evolvable Hardware，简称EHW），也称进化硬件，它能根据环境的变化改变自身内部结构，来适应新的环境。它以进化算法作为全局搜索的主要工具，以现场可重构器件作为评估手段和实现载体，寻求在不依赖先验知识和人工干预的情况下，通过进化算法来获得满足给定要求的电路和系统结构，进而使系统自动、实时地调整其内部结构，以适应内部条件（如局部故障）和外部环境的变化。将演化算法和可进化硬件电路在同一片现场可编程门列阵（FieldProgrammable Gate Array，FPGA）上实现，构成基于片上可编程系统（System On a ProgrammableChip，SOPC）的自演化系统，是将演化硬件付诸工程应用，构成自适应和容错的硬件系统的重要途径。本文给出了基于SOPC的自演化系统实现的设计方法，并在Xilinx公司的Virtex-ⅡPro系列开发板上进行了验证。主要研究内容如下：（1）概述了演化硬件、可编程片上系统和自演化硬件的概念，以及国内外相关的研究现状和发展趋势；分析了演化硬件的基本原理和关键技术，给出了遗传算法（Genetic algorithm，GA）的基本操作流程；介绍了自演化系统的试验平台和开发环境，包括FPGA的基本结构和嵌入式开发工具。（2）给出了自演化系统的总体设计方案，以Virtex-ⅡPro FPGA开发板为硬件平台，设计了自演化系统，包括虚拟可重构电路的设计、可进化模块的设计、可进化IP核的定制以及如何将其添加到硬件系统中。（3）给出了自演化系统的软件设计方案，在Virtex-ⅡPro FPGA软核上编程实现了简化的遗传算法，并以全加器电路和2位乘法器电路为例对自演化系统进行了验证。最后对全文内容进行总结，给出了下一步研究的建议。