可逆逻辑表达式的识别和图示方法

可逆逻辑电路是仅包含可逆运算的新型电路,还可根除源于信息损失的能耗和发热,是研究与实现超低功耗集成电路、量子计算机及信息安全等的关键基础。文中针对可逆逻辑电路研究的需要,研究了通过识别可逆逻辑表达式提取可逆逻辑电路结构信息,并加以图形化显示的有效方法和可行算法,以便更形象、直观地表达可逆逻辑电路综合、优化的结果,进而为分析、理解和优化可逆逻辑电路提供方便。     

基于硬件描述语言的可逆逻辑描述与验证方法

针对可逆逻辑综合在设计较大规模可逆逻辑电路中遇到的瓶颈,文中借助于硬件描述语言的高层次抽象描述能力以及现有EDA平台的仿真验证功能,通过在模块中添加辅助位的方法,使得模块在具有相应功能的同时具备可逆性,并对模块进行实例化,实现对可逆算术逻辑单元的描述与综合。仿真验证表明,该方法具有一定的可行性和有效性。     

基于变换的可逆逻辑电路量子代价优化方法

电路优化是可逆逻辑综合的关键问题。为解决可逆逻辑电路优化算法的复杂度高和可伸缩性差的问题,文中针对常见的以Toffoli为构件的可逆逻辑电路,分析归纳了其中相邻逻辑门的关系,提出了该类电路中子序列的移动和化简规则,进而给出了基于这些规则的可逆逻辑电路优化算法。并在此基础上,提出了利用模板匹配法对已被规则优化的电路进行深度优化的有效方法。通过Benchmark的电路测试,结果表明,该方法能够部分减少可逆电路的门数和控制位数,降低了构建可逆电路的代价。     

基于可逆逻辑电路的脉冲分配器设计

可逆逻辑电路能大幅度降低能耗,越来越受到研究人员重视。运用可逆逻辑电路对传统脉冲分配器进行可逆设计,并提供了物理实现方法。首先对传统的脉冲分配器中的触发器和计数器进行可逆设计,然后将传统脉冲分配器的中的计数器进行替换,最后将可逆计数器和译码器级联,从而构建可逆脉冲分配器。仿真结果表明实现了脉冲分配器的功能。     

基于KFDD的可逆逻辑电路综合设计方法

可逆逻辑作为量子计算,纳米技术,低功耗设计等新兴技术的基础,近年来得到了越来越多的关注和研究.然而,大多数可逆逻辑综合方法对函数真值表表达形式的依赖使得综合电路规模受到了限制.决策图作为一种更加简洁的布尔函数表示方法,其为可逆逻辑综合提供了另一种途径.本文基于Kronecker函数决策图(KFDD)提出了一种适合于综合大规模电路的综合方法.该方法利用KFDD描述功能函数,以局部最优的方式从三种节点分解方法中寻找最优分解方法,并根据Kronecker函数决策图中不同类型的节点构建相应的可逆逻辑电路模块,最后将各节点替换电路模块实现级联得到结果电路.以可逆基准电路为例,对该方法进行了验证.实验结果表明,该方法能以较低的代价实现对较大规模函数的可逆逻辑电路综合.     

基于二分法量子可逆逻辑电路综合

 为了能以较小的代价自动高效地构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的量子可逆逻辑电路综合方法.该方法通过线拓扑变换和对换演算,利用递归思想,将n量子电路综合问题转换成单量子电路综合问题,从而完成电路综合,经过局部优化生成最终电路.该算法综合出全部的3变量可逆函数,未优化时平均需6.41个EGT门,优化后平均只需5.22个EGT门;理论分析表明,综合n量子电路最多只需要n2^n－1个EGT门.与同类算法相比,综合电路所用可逆门的数量大幅减少.同时该算法还避免了时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现.     

基于矩阵编码的量子可逆逻辑电路进化设计方法

 本文研究基于遗传算法的量子可逆逻辑电路综合技术,能实现可逆逻辑电路功能、量子门数、垃圾位数和量子代价的多目标优化设计.建立了量子可逆逻辑电路综合数学模型,采用了量子可逆逻辑电路矩阵编码方案,设计了量子可逆逻辑电路进化操作算子,给出了量子可逆逻辑电路多目标进化设计算法.以8位量子可逆乘法器为设计实例,实验结果证明了所提出的量子可逆逻辑电路多目标进化设计方法是正确有效的.     

基于Q-M算法的量子可逆逻辑电路综合方法

提出了合并(化简)规则,并按合并规则修改了Q-M算法源码,获得积之异或和表达式,成功地实现了将不可逆操作转换为可逆操作。该规则应用于常规逻辑综合的Q-M算法移植到可逆逻辑综合中,以便利用可逆逻辑门来构造可逆逻辑电路。     

综合法研究量子可逆逻辑电路

摘 要：量子可逆逻辑电路优化与综合主要是研究在给定的量子门和量子电路的约束条件下,找到最小或较小的量子代价电路以实现所需电路逻辑功能。量子逻辑真值表综合法是量子电路可逆逻辑综合中最有效的方法之一,它包括正向综合、逆向综合和双向综合。本文推广和定义了横向汉明距离、纵向汉明距离和交叉汉明距离,使用广义汉明距离提出了一种量子电路优化与综合的新方法。研究表明,此方法使量子逻辑电路得到了更好的优化。     

异步时序逻辑电路的设计方法探讨

在传统的同步时序电路设计方法的基础上,提出了一种新的异步时序电路的设计方法。该方法直接从时序电路的时序波形图,获得触发器的触发脉冲;根据时钟信号作用下引起的状态转换,填写次态卡诺图。其特点是原理简单,易于理解,使设计更加直观清楚。     

基于布尔表达式图的可逆电路综合方法

本文基于布尔表达式图（Boolean Expression Diagram,BED）提出一种可逆电路综合方法.该方法使用BED表示函数,采用逐BED结点方式综合可逆电路.在综合一个结点时,通过考虑其子结点函数的值是否还会被后续电路使用,基于由NOT、CNOT以及混合极性Peres门构成的门库构建该结点的局部最优可逆子电路.为进一步改善所得电路的成本,根据函数表达式的乘积项中变量对的共享度对变量进行分组实现BED中变量的排序.使用一组基准函数对所提出方法进行了验证.结果表明所提出方法具有较高时间效率.与现有使用决策图作为函数表示模型的综合方法相比,所提出方法能改善综合所得可逆电路的量子成本,且在许多情况下还能减少量子位数和垃圾线数.     

一类时序逻辑电路的逻辑参数提取激励波形自动生成

提出了对具有反馈信息的时序逻辑电路进行逻辑参数提取时用于 SPICE模拟的激励波形自动生成方法 ,该方法能根据用户指定的要提取的时延参数要求 ,很快产生这种时序逻辑电路的模拟激励波形 ,从而可以加快逻辑参数的提取过程 ,保证参数提取激励波形的正确性 .该方法的实现 ,可以使逻辑参数的提取完全自动化 ,缩短了逻辑参数库的建立时间 ,具有较高的适用价值     

基于ESOP最大加权输出相容类的可逆电路综合方法

充分挖掘乘积项在多个函数输出之间的共享因素来降低可逆电路的量子成本是基于积之异或和（Exclusive-Sums-Of-Products,ESOP）的可逆电路综合方法要解决的一个重要问题.提出一种基于最大加权输出相容类的可逆电路综合方法.该方法先借助零抑制多输出决策图对立方体集合进行输出等价类划分,并采用贪心策略计算最大加权输出相容类,然后对最大加权输出相容类进行综合,以使混合极性多控制Toffoli门以及可逆子电路在尽可能多的输出变量线之间共享.通过立方体聚类挖掘等价类中立方体间的结构相似性,并对文字数较多的立方体实施分解,进一步降低可逆电路的量子成本.使用RevLib多输出函数对所提出方法进行了验证,结果表明所提出方法可以很好地挖掘乘积项在多个函数输出之间的共享因素,能够降低由ESOP综合所得可逆电路的量子成本,并且具有较高的时间效率.     

复合卡诺图在多输出组合逻辑电路设计中的应用

为了使设计的多输出组合逻辑电路达到最简,运用复合卡诺图化简多输出函数,找出其各项的公共项,得到的表达式不一定是最简的,但是通过找公共项,使电路中尽量使用共用的逻辑门,从而减少电路整体的逻辑门,使电路简单。结果表明,利用复合卡诺图化简后设计出的电路更为简单。     

基于常规逻辑门和原理图方式的可逆逻辑描述

针对可逆逻辑综合在设计较大规模可逆逻辑电路(ALU)时遇到的瓶颈问题。文中借用现行EDA技术的逻辑描述和验证能力,可逆逻辑门的功能表达式为依据,设计具有等功能的常规逻辑组合电路,通过等功能代换的方法,设计实现以常规原理图方式描述的可逆ALU。仿真图中显示的16种运算结果表明,该方法具有一定的可行性和有效性。     

基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路

本文提出了基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路设计方案.根据一维量子行走的特点,电路被划分为投掷硬币和S操作两个部分;文章详细分析一维量子行走,对其行为数学建模,巧妙利用可控加减电路实现了S操作.目前对于量子行走算法的研究多数局限于数学理论和数理解析层面,在量子电路理论层面对量子行走算法的研究为数不多.本文利用原始递归给出了一维量子行走中每一步在量子电路理论层面上的数学表达式;提出的可逆逻辑电路描述了一维量子行走的最基本操作,并且将其使用模块化表示,使一维量子行走算法的研究从理论到实现上前进了一步.