基于常規(guī)邏輯門和原理圖方式的可逆邏輯描述

郭榮田，趙曙光，梁曉雄

(東華大學 信息科學與技術(shù)學院，上海201620)

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基于常規(guī)邏輯門和原理圖方式的可逆邏輯描述

郭榮田，趙曙光，梁曉雄

(東華大學 信息科學與技術(shù)學院，上海201620)

針對可逆邏輯綜合在設(shè)計較大規(guī)模可逆邏輯電路(ALU)時遇到的瓶頸問題。文中借用現(xiàn)行EDA技術(shù)的邏輯描述和驗證能力，可逆邏輯門的功能表達式為依據(jù)，設(shè)計具有等功能的常規(guī)邏輯組合電路，通過等功能代換的方法，設(shè)計實現(xiàn)以常規(guī)原理圖方式描述的可逆ALU。仿真圖中顯示的16種運算結(jié)果表明，該方法具有一定的可行性和有效性。

原理圖方式；常規(guī)邏輯；可逆邏輯；等功能代換；功能性描述和驗證

可逆邏輯可根除源于信息損失的功耗，因而被視為未來集成電路發(fā)展的必由之路，同時也是研究和實現(xiàn)量子計算(機)的專業(yè)基礎(chǔ)[1]。但目前對于可逆邏輯的研究尚處于起步階段，在可綜合(設(shè)計)的電路規(guī)模及其復雜程度上遇到了瓶頸[2]。而常規(guī)(非可逆)邏輯設(shè)計經(jīng)過長期發(fā)展，已形成相當成熟的理論體系和技術(shù)平臺，特別是功能強大、使用方便的EDA技術(shù)和工具[3]。若能將其巧妙移植、復用于可逆邏輯設(shè)計，極有可能獲得突破性的成功。本文研究和利用常規(guī)邏輯門(組合)與可逆邏輯門(組合)之間的等功能代換，以原理圖的方式描述可逆邏輯電路，進而利用QuartusII對其進行功能仿真。仿真結(jié)果表明該方法具有一定可行性和有效性。

1　非可逆邏輯門的量子可逆實現(xiàn)

1.1非可逆邏輯的量子可行性分析