基于可逆邏輯電路的脈沖分配器設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
可逆扭環(huán)計(jì)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(méi)有相應(yīng)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(jìn)行重新設(shè)計(jì)，每個(gè)扇入或者扇出的節(jié)點(diǎn)要用Fevnman門對(duì)信號(hào)進(jìn)行復(fù)制。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175771.htm
結(jié)合圖2所示的可逆扭環(huán)計(jì)數(shù)器和圖4所示的可逆扭環(huán)計(jì)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(shí)現(xiàn)
由圖5可以看出，本文所設(shè)計(jì)的量子可逆脈沖分配器所用量子門數(shù)為32，量子代價(jià)為96，垃圾位24。
可逆脈沖分配器的結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)中用VHDL進(jìn)行描述封裝，代碼通過(guò)Xilinx ISE9．li下載到Spanan-6 LX FPGA芯片上進(jìn)行運(yùn)行仿真，目標(biāo)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(shè)計(jì)的可逆脈沖分配器可以實(shí)現(xiàn)8節(jié)拍脈沖輸出功能，并且無(wú)冒險(xiǎn)與競(jìng)爭(zhēng)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(dǎo)Y-分支開關(guān))Y-Branch Switch YBS)構(gòu)建可逆邏輯門可以用更少的能量改變開關(guān)狀態(tài)，它的打開和關(guān)閉是通過(guò)改變電子傳輸兩個(gè)方向中的一個(gè)，而不是切換當(dāng)前的開關(guān)，在正常情況下，YBS的一次開關(guān)動(dòng)作大約散失0．6meV的熱量，一個(gè)信息位丟失所損耗的能量為KT*Ln2，大約等價(jià)為18meV，利用YBS作為基本單元構(gòu)建可逆邏輯門會(huì)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(shí)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(shè)計(jì)物理電路。
4 結(jié)論
文中提出了一種可逆時(shí)序電路的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的可逆脈沖發(fā)生器的有關(guān)性能指標(biāo)并對(duì)其功能進(jìn)行了仿真。另外提出了可逆脈沖分配器的物理實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)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(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)。
評(píng)論