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可逆逻辑电路综合与故障检测方法研究

作　者: 周影辉
导　师: 王友仁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 可逆逻辑电路 Kronecker函数决策图分解方法故障检测与修复层级汉明码可逆脉冲分配器
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
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内容摘要

可逆逻辑电路是低功耗设计和量子信息科学的重要基础，在低功耗CMOS技术和纳米技术中有着重要的发展前景。本文对可逆逻辑电路的综合方法和故障检测修复方法等相关内容作了研究，主要工作内容如下：(1)基于Kronecker函数决策图的可逆逻辑综合方法研究。该方法将可逆逻辑电路的描述转换成电路的功能函数表达式，通过三种分解方法将功能函数进行分解，表示成Kronecker函数决策图的形式。然后根据Kronecker函数决策图中不同类型的节点设计相应的可逆逻辑电路模块，最后将Kronecker函数决策图中所有节点对应的电路模块级联，得到综合电路。以可逆基准电路为例，对该方法做了验证。结果表明，该方法能综合输入位数较多的可逆逻辑电路，并且量子代价有所降低。(2)可逆逻辑电路故障检测与修复方法研究。根据电路中可逆逻辑门的数目，把电路分成多个层级，将每个层级中的可逆逻辑门进行重新封装，添加控制位，每层级另外添加一个相同的门。设置各层级中新添加的控制位和可逆逻辑门的输入，设置测试向量，对电路进行故障检测，替换发生故障的门，使电路能正常工作。并且以prim3可逆基准电路为例，运用该方法设计了电路。结果表明，该检测与修复方法能应用于绝大部分可逆逻辑电路故障模型，且方法简单，测试向量相对较少，能对电路故障进行修复。可逆逻辑电路传输线故障检测方法基于汉明码原理，能纠正传输线中的一位信息出错的故障，并以三位和四位信息位为例，设计了传输线纠错电路。(3)可逆时序逻辑电路设计。根据现有的传统脉冲分配器的原理，设计可逆脉冲分配器。首先设计可逆D触发器，根据可逆D触发器设计计数器，然后和译码器进行级联，得到可逆脉冲分配器。仿真结果表明，可逆脉冲分配器能实现其基本功能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
注释表  10-11
第一章绪论  11-18
  1.1 课题研究的背景和意义  11-12
    1.1.1 课题的研究背景  11-12
    1.1.2 课题研究的意义  12
  1.2 可逆逻辑电路的研究现状和发展方向  12-16
  1.3 本文的研究内容和论文结构  16-18
第二章可逆逻辑电路的基本原理  18-26
  2.1 量子比特和常用量子逻辑门  18-23
  2.2 可逆逻辑电路的性能指标  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章基于 KFDD 的可逆逻辑电路综合方法  26-46
  3.1 引言  26
  3.2 决策图的基本原理  26-29
    3.2.1 决策图的基本定义  27-28
    3.2.2 Kronecker 函数决策图的定义  28-29
  3.3 基于 KFDD 的可逆逻辑电路综合方法  29-36
    3.3.1 电路功能函数二叉树表示  30
    3.3.2 节点对应的门库设计  30-34
    3.3.3 电路中共享节点和多输出处理  34-36
  3.4 可逆基准电路实验分析  36-44
    3.4.1 可逆基准电路综合  36-39
    3.4.2 仿真结果及分析  39-44
  3.5 本章小结  44-46
第四章可逆逻辑电路故障检测方法  46-61
  4.1 引言  46
  4.2 可逆逻辑电路门故障检测与修复方法  46-55
    4.2.1 故障检测与修复方法  46-54
    4.2.2 设计结果和分析  54-55
  4.3 可逆逻辑电路传输线故障检测与纠错方法  55-60
    4.3.1 传输线故障检测和纠错  55-57
    4.3.2 传输线故障检测与纠错电路分析  57-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章可逆时序逻辑电路设计方法  61-67
  5.1 引言  61
  5.2 可逆脉冲分配器设计  61-64
    5.2.1 可逆计数器设计  62-63
    5.2.2 可逆脉冲分配器设计  63-64
  5.3 仿真结果分析  64-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章总结与展望  67-69
  6.1 课题工作总结  67-68
  6.2 课题展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
在学期间的研究成果及发表的学术论文  74
硕士期间发明专利申请情况  74

可逆逻辑电路综合与故障检测方法研究

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