[发明专利]用于转换规范RM逻辑电路的方法

说明书

本发明公开了一种用于转换规范RM逻辑电路的方法，首先对待转换电路类型是布尔逻辑电路和RM逻辑电路进行判定，然后针对不同类型的待转换电路类型，通过简单的相交运算，仅操作乘积项对函数表达式中含有的乘积项进行更新，得到中间非规范RM逻辑函数表达式所包含的乘积项，然后再对中间非规范RM逻辑函数表达式所包含的乘积项进行变量文字位替换操作，转换得到目标规范RM逻辑表达式；优点是不需要对乘积项进行最小项展开或者不相交乘积项处理，有效降低了计算复杂度及内存占用量，且计算时间对输入变量的数量不敏感而仅与乘积项数量以及相交性有关，能快速处理大规模变量的规范RM逻辑电路的转换，转换过程简单，转换速度快。

技术领域

本发明涉及一种转换RM逻辑电路的方法，尤其是涉及一种转换规范RM逻辑电路的方法。

背景技术

二值数字逻辑电路既可表示为与-或(AND-OR)形式的布尔逻辑，也可以表示为与-异或(AND-EXOR)形式的Reed-Muller(RM)逻辑。研究发现，算术电路、通信电路和奇偶校验电路等采用RM逻辑实现的电路相比采用传统布尔逻辑实现的电路具有面积、功耗、速度和可测性等方面的显著优势；此外，新兴的可逆逻辑和量子电路上的综合优化问题可以方便地映射到RM逻辑域上进行预处理。因此，RM逻辑在当前低功耗集成电路设计和未来量子可逆电路设计领域得到了广泛的应用

不管是布尔逻辑函数还是RM逻辑函数，乘积项中的每个变量都存在三种形式：原变量“x”形式、反变量形式和常量“1”形式(不出现)。例如，逻辑函数中含有的某4个变量的乘积项其中变量x₄以原变量出现，变量x₂和x₁以反变量出现，而变量x₃则不出现在该乘积项中。目前，对于规范RM逻辑电路(即RM逻辑函数表达式)具有如下定义，某个变量在所有乘积项中以原变量或常量出现，称该变量被正极性化，极性为“0”；某个变量在所有乘积项中以反变量或常量出现，称该变量被负极性化，极性为“1”；某个变量在所有乘积项中以原变量或反变量出现，称该变量被双极性化，极性为“2”。常见的规范RM逻辑电路有：正极性RM(PPRM)，函数表达式中所有变量都被正极性化；固定极性RM(FPRM)，函数表达式中所有变量要么被正极性化要么被负极性化；混合极性RM(MPRM)，函数表达式中所有变量任意选择三种极性化方式。一个含n个输入变量的RM逻辑函数表达式有唯一的PPRM、2ⁿ种FPRM(2ⁿ个极性)和3ⁿ种MPRM(3ⁿ个极性)，它们的集合满足：RM极性决定了RM逻辑电路的复杂程度。例如，某含4个变量的逻辑函数f(x₄,x₃,x₂,x₁)的规范RM逻辑函数表达式为其中表示EXOR操作，对应的极性向量为P＝(0,1,2,1)，即极性-16；如果采用极性向量P＝(2,0,2,1)，即极性-60，那么，该RM逻辑函数表达式表示成当输入变量数为20时，RM逻辑函数的极性数量达到几十亿之多。

目前很多研究人员通过将布尔逻辑电路转换为规范RM逻辑电路，以及将一规范RM逻辑电路转换为另一规范RM逻辑电路来实现电路优化，而主要侧重于研究固定极性RM逻辑电路间的转换且没有涉及任意RM逻辑电路(包含非规范RM逻辑电路)到规范RM逻辑电路的转换。国内、外学者提出了一些规范RM逻辑电路的转换方法，如列表技术、并行列表技术、基于不相交乘积项的列表技术、二进制决定图法(Binary decision diagram，BDD)、系数表映射法和系数矩阵法等方法。对于基于不相交乘积项的列表技术，其额外的不相交乘积项的计算开销增大了转换难度；对于除基于不相交乘积项的列表技术外的其余方法，它们的计算复杂度和内存占用量都不可避免地与逻辑函数的输入变量规模呈指数关系。由此，现有的这些转换方法都比较复杂，且都难以真正满足大规模变量的规范RM逻辑电路的快速转换需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种转换过程简单，转换速度快的用于转换规范Reed-Muller逻辑电路的方法。