可逆邏輯綜合

內(nèi)容概要

本書以作者和課題組多年來可逆邏輯綜合工作為基礎，但又不囿于此。撰寫中把可逆邏輯綜合基礎與最新研究成果相融合，以可逆邏輯門級聯(lián)為主線，從簡單可逆邏輯門級聯(lián)出發(fā)，逐步拓展可逆門級聯(lián)的種類，引入相關的可逆邏輯綜合理論和方法。本書系統(tǒng)介紹可逆邏輯門、可逆邏輯函數(shù)與可逆邏輯門網(wǎng)絡及其相互關系，分析可逆邏輯和可逆邏輯門的本質(zhì)特征，反映可逆邏輯門網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)特點和內(nèi)涵特性，并給出相應的表示；較為全面地給出傳統(tǒng)可逆邏輯門到擴展可逆邏輯門可逆邏輯綜合的相關理論和方法。
本書可作為高等院校計算機、電子信息、通信等專業(yè)高年級本科生和研究生課程的參考用書，同時對相關研究人員也具有指導意義和參考價值。

書籍目錄

前言
第1章　緒論
 1．1　引言
 1．2　可逆計算
 1．3　可逆計算中的邏輯綜合
 1．3．1　可逆邏輯綜合的概念
 1．3．2　可逆邏輯綜合的意義
 1．4　可逆邏輯綜合中的主要問題
 1．4．1　可逆邏輯門的級聯(lián)
 1．4．2　最小代價問題及其實現(xiàn)
 1．4．3　無用輸出信息位
 1．4．4　可逆邏輯綜合的規(guī)模
 1．4．5　可逆邏輯綜合方法
 1．5　本書的主要任務和內(nèi)容
第2章　可逆邏輯與可逆邏輯門
 2．1　關于可逆
 2．2　可逆邏輯中的布爾代數(shù)
 2．3　可逆邏輯函數(shù)
 2．3．1　問題的提出
 2．3．2　可逆邏輯函數(shù)實現(xiàn)
 2．4　可逆邏輯門
 2．4．1　一位可逆邏輯門
 2．4．2　Feynman門
 2．4．3　簡單交換門
 2．4．4　雙控制門
 2．4．5　控制交換門
 2．4．6　多位控制反門
 2．5　可逆邏輯門的表示
 2．6　可逆邏輯門的通用性
第3章　可逆邏輯門網(wǎng)絡
 3．1　可逆邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
 3．2　可逆網(wǎng)絡的級聯(lián)
 3．3　可逆網(wǎng)絡的表示
 3．4　可逆邏輯門網(wǎng)絡基本元素的產(chǎn)生
 3．5　可逆邏輯門的級聯(lián)
 3．6　可逆網(wǎng)絡門的計數(shù)
 3．6．1　Toffoli門計數(shù)
 3．6．2　Toffoli門網(wǎng)絡級聯(lián)
 3．6．3　實驗及結(jié)果分析
第4章　可逆網(wǎng)絡的構(gòu)造
 4．1　可逆網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的表示
 4．1．1　平行線與垂直線編號
 4．1．2　可逆網(wǎng)絡的一種結(jié)構(gòu)編碼
 4．1．3　一種組合可逆網(wǎng)絡的構(gòu)造
 4．2　一種可逆網(wǎng)絡輸出向量的序號表示
 4．2．1　序號的定義
 4．2．2　逆序序列與輸出向量的一一對應關系
 4．2．3　輸出向量序號表示
 4．3　一種可逆網(wǎng)絡構(gòu)造算法
 4．3．1　算法
 4．3．2　實例
 4．3．3　實驗結(jié)果及分析
第5章　Toffoli門可逆網(wǎng)絡綜合
 5．1　基本算法
 5．1．1　基本算法的算法實現(xiàn)
 5．1．2　實例
 5．2　雙向算法
 　5．2．1　雙向算法的算法實現(xiàn)
 5．2．2　實例
 5．3　控制位的優(yōu)化
 5．3．1　雙向最小寬度算法的算法實現(xiàn)
 5．3．2　實例
 5．4　三種方法結(jié)果比較
 5．4．1　三種算法之間的比較
　……

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.5 本書的主要任務和內(nèi)容本書的主要任務是給出可逆邏輯綜合的相關理論和方法。邏輯綜合是根據(jù)一個系統(tǒng)邏輯功能與性能的要求，在包含眾多結(jié)構(gòu)、功能、性能均已知的邏輯單元集合的支持下，尋找出一個邏輯上最佳的（至少是較佳的）實現(xiàn)方案（管致錦等，2004）。這個過程主要包括兩個方面的內(nèi)容：（1）邏輯結(jié)構(gòu)的生成。主要是用較少的邏輯單元和單元之間的關系形成邏輯結(jié)構(gòu)，滿足系統(tǒng)邏輯功能的要求。（2）邏輯結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化。利用給定的邏輯單元集合的元素，對已生成的邏輯結(jié)構(gòu)進行配置，進而估算性能與成本。這里允許對指標進行性能與成本的折中，以確定合適的單元配置，完成最終的、符合要求的邏輯結(jié)構(gòu)?？赡孢壿嬀C合就是用可逆邏輯單元實現(xiàn)相應的可逆邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)（管致錦等，2007），并使得代價盡可能小?？赡骈T邏輯級聯(lián)規(guī)模與代價的研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實的實際應用價值，但因可逆門網(wǎng)絡特殊的約束以及在技術(shù)處理中對無用輸出信息和可逆門數(shù)的限制，這一問題的研究面臨一定的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在：可逆邏輯綜合規(guī)模小、使用的可逆門數(shù)多、需要的無用輸出信息（垃圾信息）多、可逆門網(wǎng)絡級聯(lián)算法時間和空間消耗太大、網(wǎng)絡代價過高等。本書對相關問題給出了一系列解決方案，各章的具體安排是：第1章闡述了可逆邏輯綜合的研究背景，介紹了可逆計算及可逆計算中邏輯綜合的研究內(nèi)容和研究現(xiàn)狀，分析了可逆邏輯綜合目前的研究方法和存在的問題，并概述了本書的主要研究內(nèi)容。第2章對可逆的物理意義和邏輯意義進行了探討；給出了可逆邏輯的數(shù)學基礎——布爾代數(shù)的相關內(nèi)容；分析研究了可逆邏輯門的演化過程，給出了一般可逆邏輯門及其表示方法；研究了可逆邏輯門和一般可逆邏輯門之間的關系。第3章分析了可逆邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和可逆網(wǎng)絡級聯(lián)的基礎；提出了一種可逆網(wǎng)絡門的計數(shù)方法；給出了可逆網(wǎng)絡的表示方法；提出了一種可逆邏輯門網(wǎng)絡基本元素的產(chǎn)生方法和可逆邏輯門的級聯(lián)方法。第4章給出了一種可逆邏輯門網(wǎng)絡的基本構(gòu)造方法。第5章介紹了一種雙向最小門寬度算法，通過找到一個的序列進行可逆邏輯綜合，將給定的可逆函數(shù)轉(zhuǎn)換為恒等函數(shù)。當可逆門被應用于輸入端或輸出端時，網(wǎng)絡綜合可以從輸出端到輸入端，也可以從輸入端到輸出端，或者同時從兩個方向進行，避免了大規(guī)模的查找，有利于擴充可逆網(wǎng)絡的規(guī)模。

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《可逆邏輯綜合》是由科學出版社出版的。

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