[發明專利]一種數字電路邏輯函數的最佳蘊含邏輯表示方法

有效

• 申請號: 202010052708.7
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111259609B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 儲著飛;陳林;夏銀水;王倫耀
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G06F30/327
• 分類號: G06F30/327;G06F30/323
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 謝瀟

本發明公開的數字電路邏輯函數的最佳蘊含邏輯表示方法，首先根據定義的布爾變量來描述蘊含邏輯中的約束條件，得到以合取范式CNF表示的約束文件，設置不同的實質蘊含邏輯操作數，編碼得到CNF約束文件，再將CNF約束文件傳送給SAT求解器，直到SAT求解器找到滿足約束條件的布爾變量賦值并返回代表最優解的結果SAT，從而確保找到數字電路邏輯函數的最佳蘊含邏輯表示形式。本發明方法在所有的三輸入數字電路邏輯函數中，優化了74個函數。本發明方法能夠有效降低以實質蘊含為基本運算集的邏輯圖形結構中結點的數目，當被運用于憶阻器電路中時，可減少憶阻器的數目，降低憶阻器電路的設計成本，同時豐富邏輯綜合中實質蘊含邏輯的研究方法。

技術領域

本發明涉及涉及一種蘊含邏輯表示方法，具體是一種數字電路邏輯函數的最佳蘊含邏輯表示方法。

背景技術

1971年，蔡少棠教授在電路理論及對稱性原理的基礎上推測一種新型的基本電路元件,并將其稱為“憶阻器”，即有記憶性的電阻。隨后，HP(惠普公司)實驗室在開發替代晶體管開關的分子級產品時開發出納米憶阻器，并利用雙憶阻器的開關特性實現了實質蘊含(Material?Implication,IMP，邏輯表達式邏輯操作。實質蘊含是兩變量基本邏輯運算之一，也可與邏輯常量“0”一起構成邏輯運算的完備基，這意味著利用蘊含操作可以實現任意邏輯運算。若將其與憶阻器的記憶功能相結合，可以構成一種新計算范式，即在同一顆芯片中儲存數據時執行計算任務，從而實現存儲與計算的動態切換。

先前研究者們通過利用學術邏輯綜合工具ABC得到電路的蘊含邏輯表示，首先讀入一個電路并存儲為以“AND,INV”為基本運算集的邏輯圖形結構(And-Inverter?Graphs,AIG)，再通過映射得到僅以“IMP”為基本運算集的邏輯圖形結構。然而這種方法得到的結果并不是最佳，因為在AIG中的反相器一對一映射時需要一個實質蘊含邏輯操作來實現，這種情況會造成冗余。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，利用基于布爾可滿足性(Satisfiability,SAT)的精確綜合算法來求解數字電路邏輯函數的最佳蘊含邏輯表達式，得到一種數字電路邏輯函數的最佳蘊含邏輯表示方法，本發明方法能夠有效降低以實質蘊含為基本運算集的邏輯圖形結構中結點的數目，當被運用于憶阻器電路中時，可減少憶阻器的數目，降低憶阻器電路的設計成本，同時豐富邏輯綜合中實質蘊含邏輯的研究方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種數字電路邏輯函數的最佳蘊含邏輯表示方法，包括以下步驟：

步驟①、定義布爾變量

定義三個布爾變量：x_it、g_hi和s_ijk，其中x_it表示數字電路中第i個邏輯門x_i在數字電路邏輯函數真值表第t行中的取值；如果邏輯門x_i的輸出為數字電路中第h個原始輸出g_h，則布爾變量g_hi的值為true，否則為false；如果邏輯門x_i的兩個輸入分別是x_j和x_k，并且邏輯門x_i執行實質蘊含邏輯運算，則布爾變量s_ijk的值為true，否則為false；其中，j和k的取值范圍為：1≤ji,0≤ki,j≠k；

步驟②、將蘊含邏輯中的約束問題轉換成合取范式公式，即CNF公式

以僅含“IMP”運算的邏輯圖形結構作為邏輯函數表示，即以“IMP”為基本運算集的邏輯圖形結構中除了原始輸入和原始輸出外，每個邏輯門均執行實質蘊含邏輯操作，由此得到蘊含邏輯中的主要約束條件為：