可逆逻辑电路的仿真与可视化方法研究与实现
本文选题:逻辑表达式 + 表达式识别 ; 参考:《东华大学》2016年硕士论文
【摘要】:随着集成电路规模的增大和集成度的提升,集成电路的能耗问题也日益突出,降低集成电路的能量消耗至关重要。降低集成电路能耗的关键是将不可逆操作变为可逆操作。由于量子逻辑门都是可逆的,由其按照设计连接而成的可逆逻辑电路的所有操作都是可逆的,因而不会丢失输入信息,不存在热耗散,可从根本上解决芯片的信息能耗问题,可逆逻辑电路因而被视为降低集成电路功耗和延续相关技术、产业发展的必由之路。由于可逆逻辑电路“诞生”不久,国内外有关研究尚处于起步阶段,已有的设计方法普遍不能兼顾电路规模和优化程度,相关理论体系和技术平台尚未成熟甚至空白。可逆逻辑电路的仿真和可视化主要研究由逻辑表达式到逻辑电路图、仿真波形图、可逆真值表的转换,这些对于分析、理解可逆逻辑电路的结构、逻辑功能等无疑会很有帮助,因而对于可逆逻辑电路的综合、优化等方面的研究和应用都很有意义甚至十分必要。本文主要研究可逆逻辑电路的仿真及其可视化,主要是针对(以逻辑表达式等形式)给定的逻辑电路,首先通过软件自动分析和变换得到并绘制其逻辑电路图,然后通过基于电路模型和逻辑运算的软件仿真,求出其内部逻辑运算过程和外部输入输出对应关系,以逻辑电路图、波形图、真值表等方式予以表达,并对生成(或输入的)真值表的可逆性进行智能判断,将不可逆真值表进行可逆化改造。本文重点对有关方法和算法进行了研究和编程实现、实验验证。相信本文所做及其成果能对可逆逻辑综合等方面的研究提供一定的帮助。
[Abstract]:With the increase of integrated circuit scale and integration, the energy consumption of integrated circuit is becoming more and more serious, so it is very important to reduce the energy consumption of integrated circuit. The key to reduce integrated circuit energy consumption is to convert irreversible operation into reversible operation. Because the quantum logic gates are reversible, all the operations of the reversible logic circuits connected according to their design are reversible, so the input information will not be lost, there is no heat dissipation, and the problem of information energy consumption of the chip can be fundamentally solved. Reversible logic circuits are therefore regarded as the only way to reduce the power consumption of integrated circuits and continue the related technologies. Not long after reversible logic circuits were "born", the related research at home and abroad is still in its infancy, and the existing design methods generally can not take into account the circuit scale and optimization degree, and the relevant theoretical systems and technical platforms are not mature or even blank. The research on simulation and visualization of reversible logic circuit is mainly from logic expression to logic circuit diagram, simulation waveform diagram, reversible truth table conversion, which will undoubtedly be very helpful for analyzing, understanding the structure of reversible logic circuit, logic function, etc. Therefore, the research and application of reversible logic circuits in synthesis and optimization are very important and necessary. This paper mainly studies the simulation and visualization of reversible logic circuits. It is mainly aimed at given logic circuits (in the form of logic expressions, etc.). Firstly, the logic circuit diagram is obtained and drawn by software automatic analysis and transformation. Then through the software simulation based on the circuit model and logic operation, the corresponding relationship between the internal logic operation process and the external input and output is obtained, which is expressed by the logic circuit diagram, the waveform diagram, the truth table and so on. The reversibility of the generated (or inputted) truth table is judged intelligently and the irreversible truth table is transformed into a reversible one. This paper focuses on the relevant methods and algorithms for research and programming implementation, experimental verification. It is believed that this paper can provide some help for the research of reversible logic synthesis.
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN791
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本文编号:1903540
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