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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 仿生硬件的基本框架 3

1.2.1 P轴：进化硬件 4

1.2.2 O轴：复制与再生硬件 5

1.2.3 E轴：后天学习硬件 6

1.2.4 混合POE硬件 7

1.3 胚胎型仿生自修复硬件的研究现状与发展趋势 8

1.3.1 胚胎电子细胞的结构设计 10

1.3.2 胚胎电子阵列的发育与自修复 11

1.3.3 胚胎电子阵列的应用 12

1.4 全书组织结构 13

第2章 仿生自修复硬件生物学基础 15

2.1 生物系统的分类与修复层次 15

2.1.1 生物的分类 15

2.1.2 生物体的修复层次 16

2.2 原核生物系统 17

2.2.1 原核细胞及其结构 18

2.2.2 原核生物的遗传物质及其特性 19

2.2.3 原核细胞群落及相互作用 25

2.2.4 细菌耐药性的形成 26

2.3 真核生物系统 28

2.3.1 真核细胞及其结构 29

2.3.2 生物体的发育 32

2.3.3 生物细胞的通信 33

2.3.4 生物体的自修复 35

2.3.5 生物体的内分泌系统 40

2.4 本章小结 41

第3章 仿生自修复硬件基本原理 42

3.1 仿生自修复模型 42

3.1.1 真核仿生模型 43

3.1.2 原核仿生模型 48

3.1.3 内分泌仿生模型 54

3.2 仿生自修复硬件的体系结构 58

3.2.1 网状结构 58

3.2.2 总线结构 61

3.2.3 复合结构 62

3.3 仿生自修复硬件的故障自检测方法 65

3.3.1 模块多模冗余 65

3.3.2 关键信息编码冗余 67

3.3.3 对称自检测 69

3.3.4 细胞互检 71

3.4 仿生自修复硬件的自修复机制 72

3.4.1 单细胞移除机制 73

3.4.2 列（行）移除机制 74

3.4.3 细胞移除机制 74

3.4.4 Szasz移除机制 76

3.4.5 Lala移除机制 77

3.4.6 复合移除机制 77

3.4.7 自修复机制的可靠性分析 78

3.5 仿生自修复硬件的实现方法 82

3.5.1 专用芯片的实现 82

3.5.2 基于可编程逻辑器件的实现 86

3.6 本章小结 88

第4章 仿生自修复硬件的基本结构 90

4.1 仿生电子阵列结构 90

4.1.1 真核仿生阵列结构 90

4.1.2 原核仿生阵列结构 95

4.1.3 内分泌仿生阵列结构 97

4.2 功能模块结构 102

4.2.1 基于MUX的基本结构 102

4.2.2 基于MUX的对称自检结构 103

4.2.3 基于LUT的基本结构 104

4.3 输入输出模块结构 109

4.3.1 传统输入输出模块结构 110

4.3.2 链状结构布线资源 110

4.3.3 对称布线连接 111

4.3.4 内分泌细胞输入输出模块结构 116

4.4 配置存储模块结构 117

4.4.1 基于查找表结构 117

4.4.2 基于移位寄存器结构 118

4.5 其他常见模块结构 121

4.5.1 地址模块基本结构 122

4.5.2 基于扩展海明码的自检模块结构 123

4.6 本章小结 124

第5章 仿生自修复硬件的设计与实现 125

5.1 基于FPGA的仿生自修复乘法器 125

5.1.1 基于FPGA的仿生自修复硬件实现步骤 125

5.1.2 乘法器详细设计步骤与结果分析 129

5.1.3 基于原核仿生阵列的乘法器 135

5.2 基于真核仿生阵列的FIR滤波器 141

5.2.1 FIR滤波器及其实现结构 142

5.2.2 FIR滤波器的仿生电子阵列实现基础 146

5.2.3 仿生自修复FIR滤波器设计 150

5.2.4 仿生自修复FIR滤波器仿真与验证 156

5.3 基于内分泌仿生阵列的模糊控制器 159

5.3.1 一级直线型倒立摆建模 159

5.3.2 仿生自修复模糊控制器设计及实现 162

5.3.3 模糊控制器仿真验证 169

5.3.4 模糊控制器实验验证 171

5.4 本章小结 176

参考文献 177