项目名称: 可逆门逻辑级联及其代价问题研究

项目编号: No.60873069

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 管致锦

作者单位: 南通大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 可逆逻辑综合是一个新兴的研究领域,可逆逻辑门网络级联是可逆逻辑综合研究的关键问题之一。本课题系统地分析了可逆逻辑和可逆逻辑门的本质特征、可逆逻辑门网络的结构特点和内涵特性,给出了传统可逆逻辑门到扩展可逆逻辑门、可逆逻辑门级联的理论和方法:提出了可逆逻辑网络表示方法,给出了其相应的可逆网络模型;提出了几种可逆网络级联方法,在可逆门数、网络的规模等方面具有较好的效果;为了解决可逆逻辑综合中可逆电路构造和优化问题,提出了基于关联选择的可逆逻辑综合算法及相应的优化算法,减少了可逆逻辑设计的搜索空间,简化了可逆电路中可逆门的数量和降低了网络的量子代价;提出并证明了正反控制(PNC)门级联电路中的合并、移动和分解规则,利用这些规则给出了基于PNC门的可逆网络的化简算法,有效地减少PNC门级联网络的门数和控制位数,降低可逆网络的代价等。在上述研究基础上设计出了一个易于收录级联算法的统一模型,构建适于16变量以内的可逆逻辑设计软件平台,为可逆逻辑设计的研究与应用提供了一个较好的系统测试和性能验证环境。本课题相关研究成果对可逆逻辑门网络级联、可逆逻辑综合以及低功耗电路设计等相关问题研究具有重要的价值。

中文关键词: 可逆逻辑门;逻辑级联;可逆网络;级联代价

英文摘要: Reversible computing is an emerging area of research. The reversible logic gate cascade is the important composition parts of the reversible logic synthesis. In this report, the essential characteristics of reversible logic and reversible logic gates were systematic analyzed. And the structure characteristic and connotation of the reversible logic gate network were discussed. The cascade theory and methods of extended reversible logic gate based on traditional reversible logic gate were presented. The representative method for reversible logic network was proposed. The corresponding reversible network model was given. Proposed several methods for the reversible cascade network and which worked out very well in the reversible gate count, as well as the scale of the network. In order to solve the problems of reversible circuit construction and optimization, presented a reversible logic synthesis optimization algorithm which based on the association analysis. Experiments show that this algorithm's time complexity and the space complexity which better than the best algorithm space complexity. Through the application of selective non-temporary storage or temporary storage technology, reduced the memory requirements in the cascade process and the search space of reversible logic design. Simplified the reversible circuits in the number of reversible gates and reduced the cost of the quantum network. Proposed and proved the rules of positive and negative control (PNC) gate cascade circuit in merging, moving and breaking. Based on these rules, presented a simplification algorithm of PNC network, which can effectively reduced the number of PNC cascaded network's gates and control bits, and reduced the cost of reversible networks. Designed a model that can be easily include a variety of cascade algorithm and constructed a reversible logic design platform for less than 16 variables. This platform enables more users to share computing resources, and provides a friendly environment for research and application of reversible logic design.

英文关键词: reversible logic gate; logic cascade; reversible network; cascade cost

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