可逆逻辑电路综合技术研究

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1、中图分类号：TP387论文编号：102870314-S030学科分类号：080402硕士学位论文可逆逻辑电路综合技术研究研究生姓名沈先坤学科、专业测试计量技术及仪器研究方向计算机测控系统指导教师王友仁教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一四年二月万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonTechnologyofReversibleLogicCircuitsSynthesisAThesisi

2、nInstrumentationScienceandTechnologybyShenXiankunAdvisedbyProfessorWangYourenSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringFebruary,2014万方数据万方数据承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其

3、他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要可逆逻辑电路因其超低功耗的特点以及在量子信息科学、量子计算机以及纳米技术等领域巨大的发展前景，近年来得到了越来越多的关注和研究。本文对可逆逻辑电路的综合方法相关内容进行了研究，主要工作内容如下：(1)基于哈斯图的可逆逻辑电路综合方法研究。该方法利用哈斯图

4、对综合过程进行规制，通过建立动态置换空间，以汉明距离及函数复杂度作为约束，产生局部最优置换，并通过改变输入输出传输线，构建了交叉传输下的可逆逻辑电路。此外为了进一步优化综合结果的性能,设计了变步长分段优化方法，并利用了正负极控制Toffoli门简化算法对电路进一步实施优化。实验结果表明，相比于同类算法，该方法其能以更少的可逆门生成可逆电路。(2)基于PNC的可逆逻辑电路映射综合方法研究。该方法结合多种综合技术进行可逆逻辑电路实现。首先利用功能函数简化方法获得简化的功能函数ESOP表达式，根据各功能输出的函数表达式直接映射产生各输出对应的子电路，再对各子电路中具有

5、相同控制位的可逆门实施控制位复用，并在此基础上对电路进行可逆门线性分解，最后通过共享控制位提取方法进一步降低可逆电路中可逆门控制位数。实验结果表明，新方法在量子代价优化方面得到了进一步的改进。(3)函数可逆化及可逆逻辑实现研究。首先提出了函数可逆化方法，通过添加最少的辅助位将不可逆的功能函数嵌入到可逆函数中，并利用修正后的基于哈斯图的综合方法予以实现，结果表明，非完备可逆函数的综合过程能更快的收敛，综合结果具有更好的性能指标。此外，以组合逻辑电路为基础，给出了更加通用的可逆时序逻辑电路的实现方法，将以有限状态机表示的可逆电路设计转变为时序状态函数提取和可逆组合逻

6、辑电路综合过程。关键词：可逆逻辑，哈斯图，函数复杂度，映射电路，控制位复用，非完备可逆函数，可逆时序逻辑电路I万方数据可逆逻辑电路综合技术研究ABSTRACTReversiblelogiccircuithasobtainedmoreandmoreattentionandresearchonaccountofthecharacteristicsofultra-lowpowerconsumptionandthevastdevelopmentprospectsintheareasofquantuminformationscience,quantumcomputeran

7、dnanotechnology.Inthispaper,reversiblelogiccircuitssynthesisandrelevantissueswereexploredandstudied.Themaincontentsareasfollows:(1)ResearchonreversiblelogiccircuitsynthesisbasedonHasseDiagram.Thismethodregulatesthesynthesisprocessandabtainsthelocallyoptimalpermutationbybuildingdynami

8、cpermutation