基于KFDD的可逆逻辑电路综合设计方法-论文.pdf

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1、第5期电子学报V01．42No．52014年5月ACrAEI正(lR0NICAs1NICAM2014基于KFDD的可逆逻辑电路综合设计方法王友仁，沈先坤，周影辉(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：可逆逻辑作为量子计算，纳米技术，低功耗设计等新兴技术的基础，近年来得到了越来越多的关注和研究．然而，大多数可逆逻辑综合方法对函数真值表表达形式的依赖使得综合电路规模受到了限制．决策图作为一种更加简洁的布尔函数表示方法，其为可逆逻辑综合提供了另一种途径．本文基于Kronecker函数决策图(KFDD)提出了一种适合于

2、综合大规模电路的综合方法．该方法利用KFDD描述功能函数，以局部最优的方式从三种节点分解方法中寻找最优分解方法，并根据Kronecker函数决策图中不同类型的节点构建相应的可逆逻辑电路模块，最后将各节点替换电路模块实现级联得到结果电路．以可逆基准电路为例，对该方法进行了验证．实验结果表明，该方法能以较低的代价实现对较大规模函数的可逆逻辑电路综合．关键词：可逆逻辑电路综合；Kronecker函数决策图；节点分解方法；分解类型表中图分类号：TP387文献标识码：A文章编号：0372．2112(2014)05．1025．05电子学报U

3、RL：http：／／www．ejouma1．org．caDOI：10．3969／j．issn．0372-2112．2014．05．031SynthesisDesignMethodofReversibleLogicCircuitBasedonKroneckerFunctionalDecisionDiagramWANGYou—ren，SHENXian—kun，ZHOUYing-hui(ColegeofAul,omatk)n西咖，NamingUniversityAeronauticsandAstronaut／cs，Nan~ng，J／a

4、~su2113016，China)Abstract：Reversiblelogichasobtainedmoleandmoilattentionandresearchasthebasisforseveralemergingtechnologiessuchasquantumcomputing，nanotechnologiesandlow-powerdesign．However，currentlymostsynthesisalgorithmsforreversiblecircuitssuferfrombeingrestrictedt

5、odealwithrelativelysmallfunctionsonly，sincetheyrelyonatruthtablerepresentationofthefunctiontobesynthesized．DecisionDiagramservingasamolecompactBooleanfunctiondescriptionprovidesantherwaytosynthe—sisofreversiblelogic．Here，asynthesisapproachbasedonKroneckerFuncdomdDeci

6、sionDiagram(KFOD)isproposed，thatgen—eratesKFDDforalogicfunctionbyn1‘捆Ilsofchoosingthelocalopdmalonefromthreealternativenodedecompositiontypes．Final—ly，theresuitcircuitCanbeproducedbysubstitutingalnodesoftheKFDDwithc~cuitmodulesandcascadingthem．Verifiedbyre—versiblebe

7、nchmarks，experimentsshowtheadaptionoftheproposedapproachtolargefunctionswithbetterresults．Keywords：reversiblelogicc~cuitsynthesis；Kroneckerfunctionaldecisiondiagram；nodedecompositiontypes；decomposi-tiontypelist式，而真值表存储所需的指数级存储空间使得算法很难1引言适用于更大规模电路的综合．部分研究者还提出了可逆超低功耗Ic

8、的设计需求和量子计算机的提出使得电路智能综合算法_6J，该算法通过进化搜索得到全局优可逆逻辑电路综合方法的研究受到国内外越来越多研化解，然而大规模电路的复杂编码很难保证算法的绝对究者的关注．区别于传统不可逆电路，可逆电路综合技术收敛且时间效率较低．为了寻找适用于