一种量子元胞自动机的广义流水线细胞电路制造技术

本发明专利技术公开了一种量子元胞自动机的广义流水线细胞电路，在不改变电路逻辑功能的前提下，通过引入三输入异或逻辑门，在逻辑级上对电路进行优化设计，在量子元胞自动机中实现了一种可实现多位多种逻辑运算的广义流水线细胞电路。相比于传统性能最优的同类5位流水线细胞电路，本发明专利技术细胞电路的通用算术单元的面积和延迟分别降低了69.12%和75%，控制单元的面积和延迟分别降低了54.55%和33.33%，本发明专利技术细胞电路整体的面积和延迟分别降低了21.30%和21.13%。由此可见，本发明专利技术基于XMG设计的量子元胞自动机的广义流水线细胞电路大幅降低了电路设计的开销，对电路设计自动化的发展有较强的实践意义。

A generalized pipelined cell circuit for Quantum Cellular Automata

【技术实现步骤摘要】
一种量子元胞自动机的广义流水线细胞电路
本专利技术涉及量子元胞自动机电路设计
，具体是一种可实现多位多种逻辑运算的量子元胞自动机的广义流水线细胞电路。
技术介绍
随着传统CMOS工艺的不断发展、芯片集成度的不断提高和器件物理尺寸的不断缩小，纳米级CMOS技术面临着漏电流引起的漏功耗所带来的困扰。在此基础上，纳米技术不断兴起，如DNA逻辑、自旋波器件、量子元胞自动机(QuantumCellularAutomata，QCA)等，QCA具有高集成度、低功耗等特点，被认为是替代CMOS工艺的技术之一。QCA的基本单元是三输入多数门(MajorityGate)和反相器(Inverter)，故而传统的QCA电路设计主要基于这两种逻辑运算符。但是考虑到算术电路包含大量的异或(Exclusive-OR)运算符，且QCA异或门也有学者提出，因此基于三输入多数门、异或门、反相器的QCA设计有望进一步提升QCA性能。计算机通用算术单元在现代算术电路的设计中起着关键的作用，尤其是涉及到大型流水线细胞电路的设计时，通用算术单元的设计对于整个电路显得尤为重要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子元胞自动机的广义流水线细胞电路，其特征在于：该广义流水线细胞电路分布在由三个电路层构成的电路版图上，该广义流水线细胞电路共有五级，由三十五个通用算术单元和五个控制单元组合而成，每一级包括2N+1个通用算术单元和一个控制单元，N代表级数，N为正整数，N＝1,2,…,5；每一级广义流水线细胞电路中的控制单元位于该级广义流水线细胞电路的最左侧，每一级广义流水线细胞电路中的每个通用算术单元的一个输出C

【技术特征摘要】
1.一种量子元胞自动机的广义流水线细胞电路，其特征在于：该广义流水线细胞电路分布在由三个电路层构成的电路版图上，该广义流水线细胞电路共有五级，由三十五个通用算术单元和五个控制单元组合而成，每一级包括2N+1个通用算术单元和一个控制单元，N代表级数，N为正整数，N＝1,2,…,5；每一级广义流水线细胞电路中的控制单元位于该级广义流水线细胞电路的最左侧，每一级广义流水线细胞电路中的每个通用算术单元的一个输出C0从右至左作为级联的下一级广义流水线细胞电路的输入C1，每一级广义流水线细胞电路中的所有通用算术单元具有共同的输入X和Fi，每一级广义流水线细胞电路中的所有通用算术单元级联；该广义流水线细胞电路包含五个输入端和两个输出端，其中三个输入端为组合输入，该组合输入的三个输入端中的一个输入端为七位二进制数、一个输入端为十位二进制数、一个输入端为五位二进制数，另外两个输入端均为一位二进制数，两个输出端中的一个输出端为十位二进制数、一个输出端为五位二进制数；
所述的三十五个通用算术单元用于实现多种逻辑操作和运算；每个所述的通用算术单元包括分布在所述的电路版图的第一层上的三个异或逻辑门和五个多数逻辑门，这八个逻辑结点组成了一个所述的通用算术单元；每个所述的通用算术单元的布尔逻辑表达式为：



其中，“⊕”代表异或逻辑门，“+”表示“或”逻辑；A、B、C、X和C1、Fi分别代表通用算术单元的输入，S、C0、D、E分别代表通用算术单元的输出，表示对Fi取反；
每个所述的通用算术单元的布尔逻辑表达式变换成量子元胞自动机的多数-异或逻辑表达式为：



其中，X3代表三输入异或逻辑门，M()表示三输入多数逻辑门；
每个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：储著飞，田辉明，夏银水，王伦耀，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33