با پیشرفت سریع فناوری نیمه هادی، امکان قرار دادن شمار بالایی از هسته های پردازشی روی یک تراشه فراهم شده است. روش های کنونی ارتباط دهنده مولفه های روی تراشه از جمله روش گذرگاه، به عنوان یک گلوگاه اصلی در مقیاس پذیری سیستم های روی تراشه به حساب می آیند. کاستی های روش های موجود طراحان vlsi را بر آن داشته است با با بهره گرفتن از مفاهیم و ایده های معماری موازی و شبکه های کامپیوتری، یک معماری ارتباطی بهینه برای سیستم های روی تراشه با عنوان " شبکه ی روی تراشه" ارایه نمایند. امروزه با توجه به پیشرفت فناوری ساخت fpga و قابلیت بازپیکربندی مجدد آن، استفاده از این تراشه ها برای طراحی و آزمون شبکه های روی تراشه با حجم کوچک و متوسط توجیه پذیر شده است. یکی از مسایل موثر بر پارامترهای ارزیابی شبکه های روی تراشه چگونگی مسیریابی بسته ها در شبکه است. نوع ترافیک خاص برنامه های کاربردی مبتنی بر شبکه های روی تراشه می تواند بر انتخاب الگوریتم مسیریابی مناسب برای این برنامه ها اثرگذار باشد. ما در این پایان نامه تلاش می کنیم تا با توجه به الگوهای خاص ترافیکی مورد استفاده در برنامه های کاربردی، یک الگوریتم مسیریابی برای این نوع برنامه ها ارایه کنیم که در مقایسه با الگوریتم های رایج مسیریابی از کارایی بالاتری برخوردار باشد. در این راستا برای پیاده سازی، محاسبه و مقایسه ی پارامترهای ارزیابی شبکه از بستر fpga استفاده می نماییم.

طراحی مسیله افراز، یکی از مسایل ترکیبی پرکاربرد np می باشد که در روند طراحی فیزیکی مدارات مجتمع مورد استفاده قرار می گیرد. روشن است که برای حل این قبیل مسایل و یافتن پاسخ بهینه آن، هیچگونه الگوریتمی با پیچیدگی زمانی چند جمله ای وجود ندارد. از اینرو، در طی سالیان مختلف، روش های حل مکاشفه ای بسیاری برای حل آن توسعه یافته اند. در این پایان نامه سعی شده است تا با تکیه بر مفاهیم محاسبات کوانتومی، مانند کیوبیت ها و حالت برهم نهی، همراه با اصول الگوریتم های ژنتیکی، یک الگوریتم مکاشفه ای افراز سه بخشی ارایه گردد. البته در کنار الگوریتم افراز مذکور، الگوریتم افراز دو بخشی مبتنی بر الگوریتم ژنتیکی کوانتومی نیز مورد بررسی قرار می گیرد. ضمنا از جمله موارد بسیار مهم و پیچیده در تجزیه و تحلیل هر الگوریتمی، مسیله برسی همگرایی چنین الگوریتم هایی به منظور یافتن پاسخ بهینه سراسری می باشد. زنجیره های مارکوف که یکی از اجزای قابل ملاحظه در نظریه احتمالات و فرآیندهای تصادفی است، ابزاری شناخته شده را برای مدلسازی و تجزیه و تحلیل همگرایی الگوریتم های اینچنینی در اختیار قرار می دهد. پس در بخشی از این پایان نامه، چگونگی مدلسازی یک الگوریتم ژنتیکی کوانتومی با جمعیتی تک فردی، و با توجه به استفاده از یک مدل مارکوف جدید شرح داده و همگرایی الگوریتم مزبور با بهره گیری از این مدل ریاضی ارایه شده، بررسی خواهد شد، البته با توجه به این نکته که عملگر ویژه بکار گرفته شده در آن، نوعی عملگر دورانی کوانتومی می باشد.

رشد و گسترش روزافزون مدارهای دیجیتال باعث ایجاد نسل جدیدی از مدارهای فشرده شد که آنها را با نام fpga می شناسیم. این مدارهای فشرده این امکان را به ما می دادند که بتوانیم پیکربندی آنها را در خارج از کارخانه سازنده آن انجام دهیم. برای این کار نیاز به ابزارهای مخصوص داریم. این ابزارها این امکان را ایجاد می کنند که تمامی مراحل طراحی و پیاده سازی را از ابتدا تا انتها در خانه یا آزمایشگاه انجام دهیم. خود این ابزار از قسمت های مختلفی تشکیل شده است. که شامل طراحی شماتیک یا با استفاده از زبانهای hdl، ابزارهای سنتز، چینش، مسیریابی و تطبیق تکنولوژی می باشد. در fpgaها نیازهای یک مدار دیجیتال نظیر منابع تولید گیتهای پایه، حافظه، منابع مسیریابی، ورودی، خروجی و سایر امکانات دیگر بصورت پیش فرض در کارخانه سازنده مشخص شده اند. بنابرین ممکن است درحین طراحی با کمبود بعضی از منابع مواجه شویم. یکی از این منابع مربوط به مسیریابی می باشد. در صورتی که توزیع درخواست منابع مسیریابی به درستی انجام نگیرد ممکن است با مساله تراکم مواجه شویم. این مساله به این معنی است که با وجود منابع آزاد مسیریابی در بعضی از محلهای fpga در بعضی نواحی منبعی برای استفاده وجود نداشته باشد و پیاده سازی طرح با شکست روبرو شود. یکی از راه های مواجه با این مشکل کاهش تراکم در چینش می باشد. برای این کار از دو تکنیک استفاده می شود. در تکنیک اول بعد از اتمام مرحله چینش با توزیع تراکم به اطراف تراکم را کاهش می دهند. در روش دوم سعی می شود در حین چینش با مدیریت تراکم مقدار آن را کاهش دهند. در این پروژه سعی شده تا با استفاده از روش دوم این امر انجام بگیرد. در این مقاله روشی برای کاهش تراکم در حین جایابی ارایه شده است. این روش در داخل ابزار vpr پیاده سازی شده و با استفاده از مدارهای نمونه استاندار برای vpr مورد بررسی قرار گرفته است. ابزار vpr یک ابزار تحقیقاتی برای fpga می باشد. جایابی در این ابزار با استفاده از الگوریتم simulated annealing پیاده سازی شده است. برای این کار از ترکیب دو تابع هزینه استفاده شده. اولین تابع هزینه برای یافتن بهترین انتخاب جهت جابجایی مورد استفاده قرار می گیرد و تابع هزینه دوم همان تابع هزینه قبلی می باشد. ترکیب دو تابع هزینه با روش خاصی صورت گرفته تا بر نتایج هم تاثیر نامطلوب نگذارند. لذا در مقایسه با سایر روشهای مبتنی بر الگوریتم simulated annealing نتایج بهتری بدست آمده است.

با گسترش روزافزون شبکه های کامپیوتری و استفاده از آن، مسائل امنیتی در این ارتباطات در سالهای اخیر اهمیت ویژه ای یافته است. بزرگترین خطر امنیتی که اینترنت در حال حاضر با آن مواجه است، انتشار سریع نرم افزارهای بدخواه اینترنتی است. طرحهای مبتنی بر امضا غالباً در تشخیص نرم افزارهای بدخواه یک روزه ناتوان بوده و با توجه به اینکه نوعاً نیازمند دخالت انسانی برای فرموله کردن امضاهای حملات جدید هستند، توانایی آنها برای برهمکنش سریع با حملات جدید محدود است. اشکال عمده این تکنیکها عدم توانایی آنها در تشخیص حملات جدید می باشد. استفاده از روشهای تشخیص ناهنجاری در کنار روشهای تشخیص نفوذ سنتی می تواند این نقص اساسی تکنیکهای تشخیص نفوذ را برطرف سازد. در این پایان نامه الگوریتمهای تشخیص ناهنجاری در دو رده مبتنی بر میزبان و مبتنی بر شبکه پیشنهاد داده شده و مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرند. در رده الگوریتمهای مبتنی بر میزبان 5 الگوریتم را با استفاده از زنجیره های مارکف، آتاماتای یادگیر تصادفی، روش دسته بندی k-means، درختهای تصمیم id3 و یک روش بدون ناظر ترکیبی با استفاده از دو روش اخیر را ارائه کرده و مورد مقایسه قرار می دهیم. در رده الگوریتمهای مبتنی بر شبکه دو شیوه را با استفاده از آتاماتاهای یادگیر تصادفی و شبکه های عصبی som پیشنهاد داده و توانایی آنها را در تشخیص ناهنجاری مقایسه کرده ایم. ارزیابی الگوریتمهای پیشنهادی بر اساس معیارهای کارایی sensitivity، specificity، negative likelihood ratio، positive predictive value، negative predictive value می باشد. نتایج ارزیابیهای الگوریتمهای پیشنهادی در آخرین فصل این پایان نامه آمده است.