專利名稱：一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，本方法主要針對(duì)包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的RM邏輯函數(shù)。
背景技術(shù)：
數(shù)字電路一般用AND/0R/N0T (與/或/非)組成完備集的Boolean (布爾)邏輯實(shí)現(xiàn)。然而，部分電路，如算術(shù)電路、通信電路和奇偶校驗(yàn)電路，用RM (Reed-Mul Ier，里德穆勒)邏輯實(shí)現(xiàn)時(shí)，具有面積、功耗和速度等方面的顯著優(yōu)勢(shì)。此外，用RM邏輯實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電路還表現(xiàn)出更好的可測(cè)試性。RM邏輯主要由XN0R/0R (同或/或)或者X0R/AND (異或/與)運(yùn)算組成，F(xiàn)PRM (固定極性里德穆勒)展開(kāi)式是一種重要的RM邏輯展開(kāi)式。FPRM展開(kāi)式可通過(guò)極性轉(zhuǎn)換從Boolean邏輯SOP (Sum-of-Products)展開(kāi)式得至丨J，如文獻(xiàn) I (P. Wang, X. Chen. Tabular techniques for OR-Coincidence logic[J].Journal of electronics (China). 2006, 23 (2) : 269-273)(汪鵬君，陳偕雄.基于或-符合邏輯的快速列表技術(shù)「.Tl.電子學(xué)報(bào)(中國(guó)).2006,23(2) :269-273)中提出的快速列表轉(zhuǎn)換方法和文獻(xiàn) 2 (B. A. Al Jassani, N. Urquhart, A. E. A. Almaini. Manipulationand optimisation techniques for Boolean logic[J]. IET Computers and DigitalTechniques. 2010，4 (3) : 227-239) (B. A. Al Tassani, N. Urquhart, A. E. A. Almaini.布爾邏輯的處理與優(yōu)化技術(shù)[J].英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)與數(shù)字技術(shù).2010, 4(3) :227-239)中提出的一種SOP展開(kāi)式和FPRM展開(kāi)式相互轉(zhuǎn)換的方法。但上述兩種極性轉(zhuǎn)換方法都沒(méi)有考慮SOP展開(kāi)式中可能存在的無(wú)關(guān)項(xiàng)。無(wú)關(guān)項(xiàng)是Boolean邏輯函數(shù)SOP展開(kāi)式中一種特殊的最小項(xiàng)，無(wú)論是否將其寫入展開(kāi)式，都不影響邏輯函數(shù)的功能，然而適當(dāng)?shù)剡x擇部分無(wú)關(guān)項(xiàng)寫入Boolean邏輯函數(shù)SOP展開(kāi)式，可使對(duì)應(yīng)的FPRM展開(kāi)式更加簡(jiǎn)化，從而簡(jiǎn)化數(shù)字電路，使其功耗、延時(shí)等得到優(yōu)化。因此，在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，對(duì)包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)SOP展開(kāi)式和FPRM展開(kāi)式極性轉(zhuǎn)換的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，該方法可以將包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的Boolean邏輯SOP展開(kāi)式轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)化的FPRM展開(kāi)式，從而獲得面積較小，功耗較低，速度較快的RM邏輯電路。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，首先讀入包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式；然后利用快速列表技術(shù)分別建立最小項(xiàng)索引表和無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表；最后搜索最優(yōu)無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍，選擇合適的無(wú)關(guān)項(xiàng)寫A FPRM函數(shù)式，得到與項(xiàng)最少的FPRM展開(kāi)式；具體過(guò)程如下①讀入布爾電路，將布爾電路用包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)
I31-IIn-I
式表示為=+YAmi ,其中E為或運(yùn)算符，n為
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于首先讀入包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式；然后利用快速列表技術(shù)分別建立最小項(xiàng)索引表和無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表；最后搜索最優(yōu)無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍，選擇合適的無(wú)關(guān)項(xiàng)寫入FPRM函數(shù)式，得到與項(xiàng)最少的FPRM 展開(kāi)式；具體過(guò)程如下①讀入布爾電路，將布爾電路用包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式2U -I2h -I表示為/(IiJV2，…，\，...士)= ΣαΜ，其中Σ為或運(yùn)算符，η為/=0 1=0函數(shù) f (χη-ι, Χη-2. · · ·，χ。，· · ·，X。)的輸入變量數(shù)，(Xlri, Χη-2. · · ·，X。，· · ·，X。)為函數(shù)f (xn_!, xn_2,. . . , Xc, · · ·，X0)的η個(gè)輸入變量，IIii代表最小項(xiàng)，IIii用符號(hào)表示為 U.2…之…七，i為最小項(xiàng)序數(shù)，且O彡i彡2n-l，i用二進(jìn)制形式表示為I1 in_2. · · ic. · · i。，c為正整數(shù)且O彡c ( n-1,4與i。有如下關(guān)系:當(dāng)ic=0時(shí)，毛= ，當(dāng)ic=l時(shí)， Bi為最小項(xiàng)系數(shù)且ai e {O, 1}，當(dāng)ai=0時(shí)表示Hii不在SOP展開(kāi)式中出現(xiàn)，當(dāng)ai=l時(shí)表示Hii在SOP展開(kāi)式中出現(xiàn),(Ii為無(wú)關(guān)項(xiàng)系數(shù)且(Ii e {O, 1},當(dāng)(Ii=O時(shí)表示Hii不屬于無(wú)關(guān)項(xiàng)，當(dāng)Cli=I時(shí)表示Hii屬于無(wú)關(guān)項(xiàng)；布爾邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式中包含k個(gè)無(wú)關(guān)項(xiàng)，分別記為 dk-i、^、···、+ ···、^用W代表無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍,表不各無(wú)關(guān)項(xiàng)是否寫入邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式， W用k位的二進(jìn)制形式表示為Wlrf wky Wj…Wci,其中，Wj=O表示所對(duì)應(yīng)的無(wú)關(guān)項(xiàng)dj不寫入 SOP展開(kāi)式，Wj=I表示所對(duì)應(yīng)的無(wú)關(guān)項(xiàng)Clj寫入SOP展開(kāi)式；將包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式轉(zhuǎn)換為FPRM函數(shù)式，F(xiàn)PRM函數(shù)式表示為尸(Xml2,.. τ ，χη)=其i-0中P為變量極性，P用二進(jìn)制數(shù)表示為Pm Pn-2. . . P。. . . Po，代表η個(gè)變量在FPRM展開(kāi)式中的出現(xiàn)方式； ZSXOR運(yùn)算；L SFPRM展開(kāi)式中的與項(xiàng)，匕e {0，1}，當(dāng)I^i=O時(shí)表示Jii 不寫入FPRM展開(kāi)式，當(dāng)bi=l時(shí)表示JI i寫入FPRM展開(kāi)式；②采用快速列表技術(shù)將SOP展開(kāi)式中所有的最小項(xiàng)轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的與項(xiàng)，并將所有的最小項(xiàng)所產(chǎn)生的與項(xiàng)保存到最小項(xiàng)索引表中，得到最小項(xiàng)索引表；③采用快速列表技術(shù)將SOP展開(kāi)式中所有的無(wú)關(guān)項(xiàng)轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的與項(xiàng)，并將所有的無(wú)關(guān)項(xiàng)所產(chǎn)生的與項(xiàng)保存到無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表中，得到無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表；④結(jié)合無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表與最小項(xiàng)索引表搜索最優(yōu)無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍，選擇合適的無(wú)關(guān)項(xiàng)寫入 FPRM函數(shù)式，得到與項(xiàng)最少的FPRM展開(kāi)式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于建立得到最小項(xiàng)索引表的具體過(guò)程為②-I將SOP展開(kāi)式中所有的最小項(xiàng)用二進(jìn)制形式表示；②-2將所要求的極性轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，并與所有的最小項(xiàng)進(jìn)行異或操作，得到新的最小項(xiàng)；②-3初始化最小項(xiàng)索引表，賦值為0，長(zhǎng)度為2n，其中η為變量數(shù)；②-4針對(duì)步驟②-2中得到的每個(gè)新的最小項(xiàng)，統(tǒng)計(jì)O位的個(gè)數(shù)，記為t，以O(shè)位為無(wú)關(guān)位，產(chǎn)生2t個(gè)相關(guān)與項(xiàng)，并更新最小項(xiàng)索引表中與項(xiàng)的項(xiàng)數(shù)；②-5重復(fù)步驟②_4，直到所有的新的最小項(xiàng)轉(zhuǎn)換完畢。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于建立得到無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表的具體過(guò)程為③-I將SOP展開(kāi)式中所有的無(wú)關(guān)項(xiàng)用二進(jìn)制形式表示；③-2將所要求的極性轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，并與所有的無(wú)關(guān)項(xiàng)進(jìn)行異或操作，得到新的無(wú)關(guān)項(xiàng)；③-3初始化無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表，賦值為0，長(zhǎng)度為2n，其中η為變量數(shù)；③_4針對(duì)步驟③-2得到的每個(gè)新的無(wú)關(guān)項(xiàng)，統(tǒng)計(jì)O位的個(gè)數(shù)，記為t，以O(shè)位為無(wú)關(guān)位，產(chǎn)生2t個(gè)相關(guān)與項(xiàng)，并更新無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表中與該無(wú)關(guān)項(xiàng)相對(duì)應(yīng)的位；③_5重復(fù)步驟③_4，直到所有的新的無(wú)關(guān)項(xiàng)轉(zhuǎn)換完畢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于搜索最優(yōu)無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍，得到與項(xiàng)最少的FPRM展開(kāi)式的具體過(guò)程為④-I將無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表的值用二進(jìn)制形式表示；④_2將無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍W用二進(jìn)制形式表示，Kff < 2k-l ；④_3建立一個(gè)空的FPRM與項(xiàng)系數(shù)索引表；④-4將無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表的值和無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍W進(jìn)行按位與操作，計(jì)算其結(jié)果中I的個(gè)數(shù)， 并與最小項(xiàng)索引表的值相加，兩者之和存于FPRM與項(xiàng)系數(shù)索引表；④-5FPRM與項(xiàng)系數(shù)索引表中項(xiàng)數(shù)為奇數(shù)的項(xiàng)即為FPRM函數(shù)式中的bi=l時(shí)的與項(xiàng)Jii, 統(tǒng)計(jì)得其數(shù)量記為products ；④-6將步驟④-5中得到的Ji i代入FPRM函數(shù)式.··,=；=θ中，得到無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍為W時(shí)的FPRM展開(kāi)式；④-7將W的值加I ;④_8重復(fù)步驟④_2 ④-7，與項(xiàng)數(shù)量products最小的FPRM展開(kāi)式，即為最終要求的 FPRM展開(kāi)式。全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的固定極性轉(zhuǎn)換方法，首先讀入包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式；然后利用快速列表技術(shù)分別建立最小項(xiàng)索引表和無(wú)關(guān)項(xiàng)索引表；最后搜索最優(yōu)無(wú)關(guān)項(xiàng)取舍，選擇合適的無(wú)關(guān)項(xiàng)寫入FPRM函數(shù)式，得到與項(xiàng)最少的FPRM展開(kāi)式；優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電路設(shè)計(jì)過(guò)程中包含無(wú)關(guān)項(xiàng)的Boolean邏輯函數(shù)的SOP展開(kāi)式到RM展開(kāi)式的固定極性的轉(zhuǎn)換，通過(guò)對(duì)10個(gè)MCNC Benchmark電路進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明與不考慮無(wú)關(guān)項(xiàng)的固定極性轉(zhuǎn)換方法相比，本發(fā)明能有效簡(jiǎn)化FPRM展開(kāi)式，獲得面積較小，功耗較低，速度較快的RM邏輯電路。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102982205SQ201210478750
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者汪鵬君, 汪迪生, 蔣志迪, 孫飛 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)