[发明专利]一种新型的基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法

权利要求书

1.一种新型的基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1,使用共享功能决策图SFDD表示多输出布尔函数F：{0,1}ⁿ→{0,1}^m，其中n个输入变量构成集合X＝{x₁,x₂,…,x_n}，m个输出函数构成集合F＝{f₁,f₂,…,f_m}；根据绘制出的SFDD图G以及线性变量识别规则识别出多输出布尔函数F的各个输出函数f_j的线性变量x_i，从而得到输出函数集合和线性变量集合以及F_LV与X_LV之间的关系即X_LV中的一个变量至少是F_LV中一个函数的线性变量，类似地，F_LV中的一个函数至少包含一个线性变量且该变量属于X_LV；

其中，所述线性变量识别规则具体为：

给定表示多输出布尔函数F的SFDD图G，对于图G中表示输出函数f_j的功能决策图FDD，假设由其根结点至结点v_k的路径为最长支配活性路径，并且至v_k所在图G中的层中的其他结点之间不存在路径，那么当路径中的一个使用变量x_i标记的结点v_i是线性结点时，x_i是f_j的线性变量；

对于多输出函数F＝{f₁,f₂,…,f_m}，每个输出函数f_j均可使用一个FDD表示，假设表示f_j的FDD的根结点记作在SFDD图G中，根结点和由可达的结点以及相应的边构成表示函数f_j的FDD；SFDD图G被划分为n+1层，结点v_k所在的层使用lev(v_k)表示，lev(v_k)≥1；在SFDD图G中，除位于第n+1层表示常量0或者常量1的终端结点外，每个结点均使用函数F的一个变量标记，假设结点v_k使用变量x_i标记，则结点v_k位于图G中的层也使用lev(x_i)表示，lev(v_k)＝lev(x_i)；如果结点v_k是结点v_j的一个子结点，则lev(v_k)＞lev(v_j)，且结点v_j和结点v_k之间存在一条有向边使用e(v_j,v_k)表示；对于根结点和一个由可达的结点v_k，以及结点集合若是的子结点，是的子结点，1≤i≤l-1，v_k是的子结点，则根结点和v_k以及边和构成一条由至v_k的路径，记作如果是的0分支子结点，是的0分支子结点1≤i≤l-1，v_k是的0分支子结点，则为活性路径；如果还是至v_k的唯一路径，则是支配活性路径；如果将路径延长至v_k的一个子结点v_t后的新路径不是活性路径，或者不是至v_t的唯一路径，则是最长支配活性路径；对于一个结点v_i，如果其1分支子结点为表示常量1的终端结点并且所述结点v_i至终端结点的边不是补边，则称v_i为线性结点；

S2，利用加权二部图将线性变量集合中的一个变量至多分配给函数集合中的一个函数，得到有序函数集合与有序变量集合|F_A|＝|X_A|，F_A与X_A之间存在一一映射的关系；

S3，利用表示函数F的SFDD图G，对步骤S2中得到的有序函数集合中的函数进行关于中变量的独立性检查，确定有序函数集合中函数被综合的顺序，得到更新后的有序函数集合以及更新后的有序线性变量集合|F_L|＝|X_L|，F_L与X_L之间的关系仍为一一映射；

S4,根据步骤S3中得到的有序函数集合以及有序线性变量集合基于MPMCT门库，采用ESOP表示模型综合可逆电路；

步骤S2具体包括：

结合表示多输出布尔函数F的SFDD图G，根据步骤S1得到的集合F_LV、X_LV以及关系绘制二部图，其中，集合X_LV中的变量以及集合F_LV中的函数均是二部图中的顶点；如果是的线性变量，则二部图中的顶点与顶点间存在一条边；如果标记的是表示的FDD的根结点则该边的权重为n，否则权重为使用Hungarian算法计算得到有序函数集合与有序变量集合|F_A|＝|X_A|；

步骤S3具体包括：

根据表示函数F的SFDD图G，首先按照的升序对F_A中的函数和X_A中的相应变量排序，如果有多个根结点位于图G中的同一层，则按照的降序对F_A中的相应函数和X_A中的相应变量排序；

令集合集合对于每一个进行全局独立性检查；即如果集合表示的函数不依赖于则令其中“\”为集合差运算；

令F_A＝F_A\F_d，X_A＝X_A\X_d，F_b和X_b是有序集合；

对于每一个进行局部独立性检查：如果集合表示的函数不依赖于分别将和追加到有序集合F_b和X_b的尾部，并令直至F_A中所有的函数均依赖于X_A中的一个变量；

对于每一个进行关于X_A中变量的条件独立性检查：如果在有序集合F_A中位于之后的一个函数满足依赖于并且则令

令F_b＝F_b∪F_A，X_b＝X_b∪X_A；F_L＝F_d∪F_b，X_L＝X_d∪X_b，即可得到有序集合F_L和X_L；

步骤S4中采用ESOP表示模型综合可逆电路：

①添加n条电路线，分别使用多输出布尔函数F的输入变量集合X＝{x₁,x₂,…,x_n}中的变量进行标号，将这n条电路线称为输入变量线；

②如果则先对集合F\F_L表示的函数进行ESOP化简得到最简ESOP展开，然后添加|F\F_L|条辅助电路线，将ESOP展开中的乘积项映射为MPMCT门的级联，并分别使用这|F\F_L|条辅助电路线保存这|F\F_L|个函数的计算结果；

③对有序函数集合中的每一个函数首先进行ESOP化简得到最简ESOP展开，然后将的每一个ESOP乘积项映射为MPMCT门的级联，并使用标号为的输入变量线保存乘积项的计算结果，最后使用标号为的输入变量线保存函数的计算结果。