浅论可逆逻辑门与可逆逻辑电路的petri网建模与分析

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1、分类号：TP18密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文可逆逻辑门与可逆逻辑电路的Petri网建模与分析、刘洋申请学位级别：硕士学位专业名称：计算机应用技术指导教师姓名：曾庆田职称：教授山东科技大学二零一零年五月论文题目：可逆逻辑门与可逆逻辑电路的Petri网建模与分析作者姓名：刘洋入学时间：2008年9月专业名称：计算机应用技术研究方向：网络工程与并行处理指导教师：曾庆田职称：教授论文提交日期：2010年5月论文答辩日期：2010年6月授予学位日期：ModelingandAnalyzingReversibleGatesandReversibleCircui

2、tsBasedonPetriNetADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyLiuYangSupervisor:ZengQingtianCollegeofInformationScienceandEngineeringMay2010声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果，该论文

3、资料尚未呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyothera

4、cademicinstitute.Signature:Date：山东科技大学硕士学位论文摘要摘要Petri网是对离散并行系统建模的有效工具之一。Petri网的结构有直观的图形表示，也有基于数学工具的抽象表述方式。它的理论发展为分析系统行为和计算机科学提供坚实的理论基础。Petri网已被广泛的应用于计算机科学，分布式计算以及并发系统的建模与分析当中。本文利用Petri网对量子计算模型的核心可逆逻辑门与大型的可逆逻辑电路进行建模与分析。首先根据逻辑电路门（包括与门和非门等）的Petri网模型得到可逆逻辑门Fredkin门的Petri网模型，进而对建立的Petri网模型

5、的可达性、并发性、有界性、结构有界性、死锁和活性等特性进行分析。将Fredkin门的Petri网模型转化为严格的数学表达方式后进行分析。通过分析得到Fredkin可逆逻辑门的Petri网模型是结构有界、结构守恒的、不存在死锁、陷阱和冲突，并且存在两对并发变迁，但是Fredkin可逆逻辑门的Petri网模型不是活性网。可逆逻辑电路是量子计算模型的核心结构，利用可逆逻辑门可以组建大型的可逆逻辑电路。在Fredkin门的Petri网基础上，本文进一步对大型的可逆逻辑电路进行Petri建模。由可逆逻辑门组成的可逆逻辑电路在一定程度上能够保持Petri网的可达性、并发性、有

6、界性、结构有界性、死锁、活性等特性；反之，一部分可逆逻辑电路的Petri网模型具备的特性是Fredkin可逆逻辑门所不具备的，通过分析得到死锁、活性以及可达性是比较典型的三个满足上述特征的特性。通过分析可逆逻辑门的每个输入与输出的关系以及可逆逻辑电路中数值的计算过程，本文给出基于Fredkin可逆逻辑门的大型可逆逻辑电路Petri网建模的一般算法。关键词：Petri网，并发系统，异步系统，并发性，形式语言，量子计算，可逆逻辑门，可逆逻辑电路山东科技大学硕士学位论文摘要AbstractPetrinetiswidelyknownasausefultoolformode

7、lingandanalyzingthediscreteandparallelsystems.TheinitialpurposeofdesigningPetrinetistomodelandanalyzeasynchronousandconcurrentcomputingmodels.TherearetwoformsofPetrinet:graphicandmathematicones.ThedevelopmentofPetrinethasprovidedarichfultheoreticalbasisforcomputerscience.Ithasbeenwide

8、lyuse