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根据可逆逻辑电路的脉冲分配器规划

摘要:可逆逻辑电路能大幅度降低能耗,越来越受到研究人员重视。运用可逆逻辑电路对传统脉冲分配器进行可逆设计,并提供了物理实现方法。首先对传统的脉冲分配器中的触发器和计数器进行可逆设计,然后将传统脉冲分配

摘要:可逆逻辑电路能大幅度下降能耗,越来越遭到研讨人员注重。运用可逆逻辑电路对传统脉冲分配器进行可逆规划,并供给了物理完结办法。首要对传统的脉冲分配器中的触发器和计数器进行可逆规划,然后将传统脉冲分配器的中的计数器进行替换,最终将可逆计数器和译码器级联,然后构建可逆脉冲分配器。仿真结果表明完结了脉冲分配器的功用。
关键词:可逆逻辑电路;D触发器;可逆脉冲分配器;电子波导Y-分支开关

跟着集成电路规划的增加,其能耗问题现已益发引起研讨者的留意。Bennett最早证明能耗来源于核算过程中的不可逆操作,传统数字电路因为不可逆核算导致信息的擦除导致能量的耗费,Landauer指出,每一个信息位的丢掉对应KT*Ln2焦耳的热量发生,式中K是波尔兹曼常量,T是绝对温度。尽管单个信息位流失能量很少,但关于超大规划集成电路,功耗不能疏忽。假如组成电路的所有门均能够履行可逆核算,即不存在信息位的擦除,理论上能够完结集成电路的零损耗。现在广泛研讨的量子运算是一种详细的可逆核算,即能够从根本上处理集成电路功耗问题。
量子核算能够由可逆逻辑电路完结.现有的研讨对可逆逻辑电路研讨许多,但大都会集在可逆组合逻辑电路方面,时序逻辑电路方面研讨的比较少,文献初次提出了可逆触发器的规划办法,但没有考虑电路的性能指标。文献提出了可逆主从触发器的规划办法。文献规划了对数式移位寄存器规划办法,可是仅能适用于此类寄存器。现在没有通用的规划办法能够适用不同品种的可逆时序逻辑电路规划。
针对可逆逻辑电路现有的问题,提出了一种办法,将传统的不可逆时序逻辑电路转化为可逆时序逻辑电路。而且以典型的可逆时序逻辑电路中的脉冲分配器的规划方为例,规划了可逆脉冲分配器,经过将不可逆脉冲分配器中的根本逻辑门替换成可逆逻辑门,到达将不可逆时序电路转换为可逆时序电路的意图。

1 可逆逻辑电路的根本概念
量子核算机中,信息的根本单元是量子比特,即量子位,信息的根本操作元件是可逆逻辑门。量子比特是信息的载体,量子比特的信息经可逆逻辑门操作处理后,最终得到核算结果。
界说1组成可逆逻辑电路的根本单元有必要是可逆逻辑门,而且还需求满意以下约束条件:1)电路中无扇人扇出操作,2)输入与输出位数持平,3)对应电路真值表满意逐个映射。
界说2任何一个较杂乱的可逆逻辑门均是由或根本可逆逻辑门构成。量子价值用来衡量一个量可逆逻辑电路的杂乱性,用完结一个可逆逻辑电路所需求的或许根本可逆逻辑门的数量表明,不论内部结构怎么,一个根本可逆逻辑门的量子损耗是1。
界说3在可逆逻辑电路中,除希望输出外的剩下输出称为废物位。废物位是无用输出位,也是电路能耗发生的本源。因而废物位数量的多少是点评可逆逻辑电路的一个最重要的性能指标。当增加废物位输出后,为使量子可逆逻辑电路的输入输出位数持平,需在输入端增加必定数量的常量输入,常量输入的位数也影响到可逆逻辑电路归纳的量子价值,常量输入取0或1。
常用可逆逻辑门如图1所示。

Feynman门(FG门)有两个输入量子比特,分别是操控量子比特和方针量子比特。它所完结的功用为当操控量子比特为0时,方针量子比特不变;而当操控量子比特为1时,方针量子比特将回转。FG门的线路如图1(a)所示。其间,P、Q为FG门的两个输出量子比特,FG门能够完结线路的仿制功用。当B=0时,可得到两个相同的输出A。因而,FG门能够完结可逆逻辑量子比特的仿制。
F2G门又叫做Feynman Double gate(F2G),有3个输入比特,能完结输入比特的两位仿制。
FRG门,又称受控交流门,是一种三输入输出的可逆逻辑门,如图所示。当操控端为0时,FRG为三输入输出的直通门,即P=A、Q=B、R=C。当操控端A输入信号为1时,P=A,Q=C,R=B。
TG门是最常用的多比特可逆逻辑门,输入位由两个操控比特位和一个被控比特来构建契合特定要求的可逆逻辑电路。此外,门能够经过修正操控位数量,构成具有不同数量操控位TG门系列,以此来构建契合特定要求的可逆逻辑电路。

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