基于可逆邏輯電路的脈沖分配器設計
可逆扭環(huán)計數(shù)器和譯碼器共同組成脈沖分配器,譯碼器主要由與門構(gòu)成,而可逆邏輯電路中沒有相應的與門,必須用常用可逆邏輯門構(gòu)造,Toffoli門可以完成此功能,兩輸入的與門要三輸入的Toffoli門構(gòu)成。另外,不可逆脈沖分配器的扇入扇出需要進行重新設計,每個扇入或者扇出的節(jié)點要用Fevnman門對信號進行復制。本文引用地址:http://www.ljygm.com/article/201809/388701.htm
結(jié)合圖2所示的可逆扭環(huán)計數(shù)器和圖4所示的可逆扭環(huán)計數(shù)器,構(gòu)建的量子可逆脈沖分配器如圖5所示。
3 仿真結(jié)果分析和物理實現(xiàn)
由圖5可以看出,本文所設計的量子可逆脈沖分配器所用量子門數(shù)為32,量子代價為96,垃圾位24。
可逆脈沖分配器的結(jié)構(gòu)在實驗中用VHDL進行描述封裝,代碼通過Xilinx ISE9.li下載到Spanan-6 LX FPGA芯片上進行運行仿真,目標器件為XC6SLX9??赡婷}沖分配器的仿真結(jié)果如圖6所示。
由圖6可以看出,本文設計的可逆脈沖分配器可以實現(xiàn)8節(jié)拍脈沖輸出功能,并且無冒險與競爭現(xiàn)象。
目前已經(jīng)提出了多種可逆邏輯電路的物理構(gòu)建方法,如利用低功耗CMOS晶體管構(gòu)建可逆邏輯門,而利用電子波導Y-分支開關)Y-Branch Switch YBS)構(gòu)建可逆邏輯門可以用更少的能量改變開關狀態(tài),它的打開和關閉是通過改變電子傳輸兩個方向中的一個,而不是切換當前的開關,在正常情況下,YBS的一次開關動作大約散失0.6meV的熱量,一個信息位丟失所損耗的能量為KT*Ln2,大約等價為18meV,利用YBS作為基本單元構(gòu)建可逆邏輯門會更加節(jié)能。如圖7所示,為利用YBS作為基本單元構(gòu)建的FG門和Toffoli門,由于所有的可逆邏輯電路都能有Toffo li門實現(xiàn),所以可逆脈沖分配器可以由圖7所示的可逆邏輯門設計物理電路。
4 結(jié)論
文中提出了一種可逆時序電路的設計方法,以不可逆脈沖分配器為例,將其轉(zhuǎn)化為可逆脈沖分配器,分析了所設計的可逆脈沖發(fā)生器的有關性能指標并對其功能進行了仿真。另外提出了可逆脈沖分配器的物理實現(xiàn)方法。結(jié)果表明,設計的可逆脈沖分配器能完成脈沖輸出的功能。此方法還可以用于其它可逆時序邏輯電路的設計。
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