[发明专利]异步脉冲传递阻塞单元及其控制方法、超导单磁通量子电路

说明书

本发明公开一种异步脉冲传递阻塞单元，包括数据输入端口，用于输入脉冲信号；复位输入端口，用于输入复位信号；可复位D触发器，包括输入端口、时钟端口、复位端口及输出端口；异或门，包括第一输入端口、第二输入端口、时钟端口及输出端口；第一分支模块；第二分支模块；第三分支模块；第一延迟模块，电性连接第一分支模块与可复位D触发器的输入端口；第二延迟模块，电性连接第三分支模块与异或门的时钟端口；数据输出端口，用于输出脉冲信号。

技术领域

本发明涉及超导数字集成电路技术，尤其涉及一种异步脉冲传递阻塞单元及其控制方法、超导单磁通量子电路。

背景技术

超导单磁通量子(single flux quantum，SFQ)电路技术以其低功耗和超高速被认为是下一代的数字电路技术替代技术之一。目前的超导SFQ电路中大量单元在启动时需要进行初始化操作，一般采用的初始化信号的输入为系统的全局时钟信号，而元件初始化所需的信号为单个脉冲，若使用时钟信号的连续脉冲，则会造成元件的反复启动。在现有的方案中，初始化的实现是通过在需要初始化的元件上增加额外引脚来进行，这样会浪费额外的引脚。

受到超导SFQ电路物理特性的限制，同步电路设计中的时钟漂移、时钟树负载问题更加严重。而使用握手协议的异步逻辑电路，由于其无需时钟、延迟不敏感的特点，使得其在超导SFQ电路设计上拥有了独特的优势。在异步逻辑电路中，由于没有全局时钟，各单元之间只能通过握手协议保持正确的时序。为实现数据流的正确处理，以异步逻辑方式连接的两单元之间一般需要请求(Req)和应答(Ack)一对信号线进行连接，来实现数据的正确发送与处理。目前，在异步电路中常使用Muller-C单元所构成的Muller流水线来作为控制电路的主体。此种设计的问题在于，Muller流水线工作时会在锁存器之间产生被称为“气泡”的无用数据，造成一定程度上的浪费。

综上，现有超导SFQ电路技术中，一般是通过增加额外引脚来实现初始化，缺少生成初始化信号的泛用子单元；异步逻辑下的握手过程，由Muller-C流水线来完成，Muller-C流水线工作产生的无用数据所占据的锁存器浪费了超导SFQ电路中宝贵的面积资源。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提出一种异步脉冲传递阻塞单元及其控制方法、超导单磁通量子电路。

为了实现上述目的，本发明提出一种异步脉冲传递阻塞单元，其包括：数据输入端口，用于输入脉冲信号；复位输入端口，用于输入复位信号；可复位D触发器，包括输入端口、时钟端口、复位端口及输出端口；异或门，包括第一输入端口、第二输入端口、时钟端口及输出端口；第一分支模块；第二分支模块；第三分支模块；第一延迟模块，电性连接第一分支模块与可复位D触发器的输入端口；第二延迟模块，电性连接第三分支模块与异或门的时钟端口；数据输出端口，用于输出脉冲信号；其中，可复位D触发器的复位端口电性连接复位输入端口，第一分支模块分别电性连接数据输入端口、第二分支模块及可复位D触发器的输入端口，第二分支模块分别电性连接第一分支模块、第三分支模块及可复位D触发器的时钟端口，第三分支模块分别电性连接第二分支模块、异或门的第一输入端口及时钟端口，可复位D触发器的输出端口电性连接异或门的第二输入端口，异或门的输出端口电性连接数据输出端口。

为了实现上述目的，本发明还提出一种异步脉冲传递阻塞单元的控制方法，其包括：

由数据输入端口输入脉冲信号，脉冲信号分别经由第一分支模块及第二分支模块传输至可复位D触发器的时钟端口、经由第一分支模块、第二分支模块及第三分支模块传输至异或门的第一输入端口，脉冲信号启动可复位D触发器并通过其输出端口输出低电平信号至异或门的第二输入端口；

脉冲信号经由第一分支模块及第一延迟模块传输至可复位D触发器的输入端口，根据脉冲信号可复位D触发器由0状态转为1状态；

脉冲信号经由第一分支模块、第二分支模块、第三分支模块及第二延迟模块传输至异或门的时钟端口，脉冲信号启动异或门并通过其输出端口输出脉冲信号至数据输出端口。