量子电路可逆逻辑综合的研究及进展

分析了量子电路可逆逻辑综合的意义、研究现状和研究进展,给出了相关的研究方法和目前量子可逆逻辑综合研究中存在的主要问题,提出了量子可逆逻辑综合中的最小量子代价、最小化垃圾信息位、最小化门的数量和可逆逻辑综合的规模等关键技术问题的解决思路.     

基于新型可逆门的可扩展可逆比较器

针对当前可逆比较器设计方案缺乏可扩展性的问题,提出了基于新型可逆门的具有可扩展性的可逆比较器可逆逻辑电路设计方案.该方案根据二进制数比较的特点采用递归思想将电路分解为2种新型可逆门,对分解出的每一个可逆门进行可逆逻辑综合,再将这2种可逆门级联成可逆比较器.给出了设计方案中每一步的逻辑演算,利用编码的思想进行带无关项的可逆逻辑综合,最终给出了具体的可逆比较器的综合方案.同时,以可逆比较器作为元器件给出了败者树排序电路,将排序的时间复杂度降低到Θ(n).     

面向可逆逻辑综合的Quine-McCluskey算法的改进和实现

本文为满足可逆逻辑综合的需要,对Quine-McCluskey算法进行了改进和实现。通过分析常规的"积之和"表达式和便于可逆逻辑门实现的"积之异或和"表达式之间的差异与联系,推导出了它们之间相互转换的方法和规则,在此基础上讨论和总结了将Quine-McCluskey算法改进并移植用于可逆逻辑综合的思路和要点。通过理论推导和实例分析验证了该移植法应用于可逆逻辑综合的有效性。     

基于真值表变换的可逆逻辑综合算法

为实现将给定的二元可逆函数快速综合为相应电路,并保持其结果的最优或较优,提出一种基于真值表变换的快速综合算法.可逆函数与置换同构,任意置换均可表示为若干对换的乘积,通过将可逆函数转化为一系列对换的乘积,从对换的乘积中综合电路.对于3bit逻辑电路只有28种对换,事先将28种对换的最优电路存入库中生成3bit电路综合基,通过在库中查找快速生成可逆电路.根据逻辑门可交换规则引入优化方法,完成快速综合算法.结果表明,该方法不但可以提高可逆逻辑综合的效率,而且结构简单,易于实现,可以O(4n)的时间效率快速综合任意3bit可逆逻辑电路,实现综合结果达到或接近最优.     

可控硅自动调速系统的逻辑设计

本文论述了可控硅逻辑无环流电枢可逆自动调速系统和磁场可逆自动调速系统的逻辑设计。借助于卡诺图,推导出两系统逻辑装置中各开关控制指令函数的最小化布尔表达式及其实现。     

基于对换门库的可逆逻辑电路综合算法

为了将可逆函数以较小的代价自动构造为对应的可逆逻辑电路,提出了一种基于对换门库的综合算法.首先,将可逆函数的输出作为快速排序算法的输入数据,在排序算法中按顺序保留所交换的元素对,并输出该元素对序列；其次,利用置换群规则对该序列进行优化处理,获得相似度最高的对换序列；然后,逆序排列该对换序列,并基于对换门库生成可逆函数的初始电路；最后,应用电路门优化规则,对初始电路进行优化,得到最终的可逆逻辑电路.相比于其他算法,所提算法明显提高了可逆逻辑综合效率,其思想的简洁性使得算法更易于理解和实现.     

逻辑控制可逆系统的安全换向与静态参数设置

本文分析了逻辑无环流可逆系统在空载运行时逻辑控制器误动作的原因，得出了某些静态参数设置与正反两组晶闸管整流器安全换向的关系，并在某厂龙门创床晶闸管可逆系统调试中得到了证实。     

热力学方法刍议

本文对研究热力学的两种方法——可逆循环过程法和特性函数法进行分析、比较和探讨，认为可逆循环过程法直观、形象，但不易选取适当的循环；特性函数法比较抽象，但依规规范，逻辑严密。     

用微型计算机控制直流电机可逆调速系统

本文介绍采用Cromemco System Ⅲ(Z-80)微型计算机软件代替可逆可控硅逻辑无环流控制系统中的模拟速度调节器(ST),和模拟电流调节器(LT)及四象限逻辑切换运算器;对可逆可控硅直流调速系统进行直接数字控制(DDC)的原理、方法,并给出简单程序框图和实验结果。通过实验和波形拍照说明采用微型计算机控制直流电动机可逆调速系统是可行的,而且是可靠的,达到了予期的效果。     

量子B-代数的可逆元

量子B-代数是一种非可换的逻辑代数,它可以看作是Quantale的一种推广.量子B-代数包含了多种蕴含代数,其中偏序群就是一种特殊的量子B-代数.主要研究了量子B-代数的可逆元,证明了所有可逆元构成一个偏序群.     

置换群与整数间一对一Hash函数的构建

为了提高量子可逆逻辑电路自动生成与优化的效率,给出了一个在置换群与整数域上满足一对一映射的Hash函数构建方法.一个n×n的量子可逆逻辑门的输入和输出对可有2n!种组合,若将一个组合对应一个置换,则一切2n次置换的集合就组成一个置换群.Hash函数H(X)利用每一个置换中数字的排列位置,求出该数字的逆序数并计算其函数值,将置换群的元素X(a0a1…a2n-1)映射到整数Z∈{0,1,…,2n!-1}的集合上,快速确定计算位置.该函数不但可以大大提高量子可逆逻辑综合算法的效率,而且结构简单,性质良好,具有一般性意义.     

可逆逻辑加法器电路实现

本文从最少垃圾输出,少用常量输入,少用可逆门数来设计4位进位旁路加法器,并对设计中用到可逆逻辑门电路如Feynman门、TOF门、Fediken门和DPG门等进行电路设计,电路设计采用基于传输门和传输管逻辑等减少面积、降低功耗和提高性能,用SMIC 0.18 um工艺基于Virtuoso工具进行功能验证。     

量子可逆逻辑电路综合

该文阐述了量子可逆逻辑电路综合的意义和现状,着重分析了目前量子可逆电路综合的几种主要方法,即基于变化法的综合法、穷举法、RM展开式法以及群论法,讨论了几种方法的核心思想、综合规则及优缺点,并在此基础上提出了改进的一些设想和思路。     

基于置换群的可逆网络级联

通过分析可逆门逻辑网络与置换群的等价关系,把可逆门网络级联转化为对称群的轮换问题.证明了任何一个相邻3轮换置换(u,s,t)可以通过4个(n-2)-CNOT门和至少2n位的NOT门生成,以此n位的偶数二元可逆网络可通过NOT和2-CNOT门构造.给出了通过对称群轮换置换级联可逆网络的方法,实例验证了该方法的正确性.结果表明,该方法没有垃圾信息输出,同时在可逆门转换方面更加灵活有效.     

控制流综合子系统的研究与设计

本文论述了控制流综合技术的研究内容及研究背景,给出了 VHDL 高级综合系统 HLS/BIT 中控制流综合子系统的设计。该子系统通过 FSM 分解、状态化简、状态分配、组合逻辑划分、两级逻辑化简和多级逻辑综合等步骤完成综合任务,重点解决解题范围、优化和正确性问题。该子系统可望完成 RISC SPARC 一类复杂体系结构的计算机和 ASIC 的自动综合任务。     

三值绝热多米诺可逆计数器设计

通过对可逆计数器和绝热多米诺电路结构及工作原理的研究,提出一种三值绝热多米诺可逆计数器的设计方案。该方案首先以开关信号理论为指导,设计具有置位复位功能的三值绝热多米诺D触发器;然后分别设计三值绝热多米诺正反循环门电路与进位借位电路来实现计数器正反计数和级联;最后,在此基础上实现四位三值绝热多米诺可逆计数器。HSPICE仿真结果表明所设计的电路具有正确的逻辑功能和低功耗特性。     

二分法在多线量子逻辑门分解中的应用

将经典的对称二分法应用于多线量子可逆逻辑门的分解中,证明当量子位数n≥5且3≤k≤n-2时,任意多线量子可逆逻辑门('k'-CNOT门)可以在没有辅助位的情况下由少于[4「log2(k-2)」+1-3(2「log2(k-2)」+1-k+1)2「log2(k-2)」]个'2'-CNOT门(Toffoli门)构成.利用该方法可以使由多线量子可逆逻辑门分解而生成的物理电路门阵列数大幅下降.与Yang等报道的实验结果相比,'2'-CNOT门的数量级由O(2k)减少为O(k2).     

基于真值表演算的四量子电路综合方法

为了能以较小的代价高效地自动构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的四量子可逆逻辑综合方法.该方法首先将一个四量子电路的函数表示成真值表的形式;然后利用传统的递归思想,通过对换演算,将四量子电路映射函数的真值表分解成2块相互独立的三量子电路映射函数的真值表;再查找相应的最优三量子电路,直接生成相关电路;最后将对换运算的电路并入该电路,经过局部优化即可生成最终电路.分析结果表明,用该方法综合四量子电路能大幅减少TOF门的数量,平均需要15.74个TOF门,最多只需24个TOF门.同时该算法避免了穷举法所需的时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现.     

逻辑无环流系统的优缺点及其改进方案

介绍一种减小逻辑无环流系统换向冲击电流的方法,通过采用电子模拟开关进行“选触”．就可以节省普通逻辑无环流可逆调速系统中的一套电流调节器和触发装置。     

零和自由半环上的e-可逆矩阵

文中研究了交换的零和自由半环上的e-可逆矩阵。通过e-可逆矩阵所具有的性质,给出了e-可逆矩阵的等价刻画。借助e-可逆矩阵、e-可逆对角矩阵及置换矩阵之间的内在联系,给出了e-可逆矩阵半群的一个确定的极大子群的半直积分解。