專利名稱：一種用于數(shù)字電路設(shè)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于數(shù)字電路設(shè)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，本方法主要針對包含無關(guān)項的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)邏輯實現(xiàn)。然而，部分電路，如算術(shù)電路、通信電路和奇偶校驗電路，用RM (Reed-Mul Ier，里德穆勒)邏輯實現(xiàn)時，具有面積、功耗和速度等方面的顯著優(yōu)勢。此外，用RM邏輯實現(xiàn)的數(shù)字電路還表現(xiàn)出更好的可測試性。RM邏輯主要由XN0R/0R (同或/或)或者X0R/AND (異或/與)運算組成，F(xiàn)PRM (固定極性里德穆勒)展開式是一種重要的RM邏輯展開式。FPRM展開式可通過極性轉(zhuǎn)換從Boolean邏輯SOP (Sum-of-Products)展開式得至丨J，如文獻 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(中國).2006,23(2) :269-273)中提出的快速列表轉(zhuǎn)換方法和文獻 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].英國工程技術(shù)學(xué)會計算機與數(shù)字技術(shù).2010, 4(3) :227-239)中提出的一種SOP展開式和FPRM展開式相互轉(zhuǎn)換的方法。但上述兩種極性轉(zhuǎn)換方法都沒有考慮SOP展開式中可能存在的無關(guān)項。無關(guān)項是Boolean邏輯函數(shù)SOP展開式中一種特殊的最小項，無論是否將其寫入展開式，都不影響邏輯函數(shù)的功能，然而適當(dāng)?shù)剡x擇部分無關(guān)項寫入Boolean邏輯函數(shù)SOP展開式，可使對應(yīng)的FPRM展開式更加簡化，從而簡化數(shù)字電路，使其功耗、延時等得到優(yōu)化。因此，在數(shù)字電路設(shè)計中，對包含無關(guān)項的邏輯函數(shù)SOP展開式和FPRM展開式極性轉(zhuǎn)換的研究具有現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于數(shù)字電路設(shè)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，該方法可以將包含無關(guān)項的Boolean邏輯SOP展開式轉(zhuǎn)換為簡化的FPRM展開式，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)問題所采用的技術(shù)方案為一種用于數(shù)字電路設(shè)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，首先讀入包含無關(guān)項的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開式；然后利用快速列表技術(shù)分別建立最小項索引表和無關(guān)項索引表；最后搜索最優(yōu)無關(guān)項取舍，選擇合適的無關(guān)項寫A FPRM函數(shù)式，得到與項最少的FPRM展開式；具體過程如下①讀入布爾電路，將布爾電路用包含無關(guān)項的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開
I31-IIn-I
式表示為=+YAmi ,其中E為或運算符，n為
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)字電路設(shè)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于首先讀入包含無關(guān)項的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開式；然后利用快速列表技術(shù)分別建立最小項索引表和無關(guān)項索引表；最后搜索最優(yōu)無關(guān)項取舍，選擇合適的無關(guān)項寫入FPRM函數(shù)式，得到與項最少的FPRM 展開式；具體過程如下①讀入布爾電路，將布爾電路用包含無關(guān)項的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開式2U -I2h -I表示為/(IiJV2，…，\，...士)= ΣαΜ，其中Σ為或運算符，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個輸入變量，IIii代表最小項，IIii用符號表示為 U.2…之…七，i為最小項序數(shù)，且O彡i彡2n-l，i用二進制形式表示為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，毛= ，當(dāng)ic=l時， Bi為最小項系數(shù)且ai e {O, 1}，當(dāng)ai=0時表示Hii不在SOP展開式中出現(xiàn)，當(dāng)ai=l時表示Hii在SOP展開式中出現(xiàn),(Ii為無關(guān)項系數(shù)且(Ii e {O, 1},當(dāng)(Ii=O時表示Hii不屬于無關(guān)項，當(dāng)Cli=I時表示Hii屬于無關(guān)項；布爾邏輯函數(shù)的SOP展開式中包含k個無關(guān)項，分別記為 dk-i、^、···、+ ···、^用W代表無關(guān)項取舍,表不各無關(guān)項是否寫入邏輯函數(shù)的SOP展開式， W用k位的二進制形式表示為Wlrf wky Wj…Wci,其中，Wj=O表示所對應(yīng)的無關(guān)項dj不寫入 SOP展開式，Wj=I表示所對應(yīng)的無關(guān)項Clj寫入SOP展開式；將包含無關(guān)項的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開式轉(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用二進制數(shù)表示為Pm Pn-2. . . P。. . . Po，代表η個變量在FPRM展開式中的出現(xiàn)方式； ZSXOR運算；L SFPRM展開式中的與項，匕e {0，1}，當(dāng)I^i=O時表示Jii 不寫入FPRM展開式，當(dāng)bi=l時表示JI i寫入FPRM展開式；②采用快速列表技術(shù)將SOP展開式中所有的最小項轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的與項，并將所有的最小項所產(chǎn)生的與項保存到最小項索引表中，得到最小項索引表；③采用快速列表技術(shù)將SOP展開式中所有的無關(guān)項轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的與項，并將所有的無關(guān)項所產(chǎn)生的與項保存到無關(guān)項索引表中，得到無關(guān)項索引表；④結(jié)合無關(guān)項索引表與最小項索引表搜索最優(yōu)無關(guān)項取舍，選擇合適的無關(guān)項寫入 FPRM函數(shù)式，得到與項最少的FPRM展開式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于數(shù)字電路設(shè)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于建立得到最小項索引表的具體過程為②-I將SOP展開式中所有的最小項用二進制形式表示；②-2將所要求的極性轉(zhuǎn)換為二進制形式，并與所有的最小項進行異或操作，得到新的最小項；②-3初始化最小項索引表，賦值為0，長度為2n，其中η為變量數(shù)；②-4針對步驟②-2中得到的每個新的最小項，統(tǒng)計O位的個數(shù)，記為t，以O(shè)位為無關(guān)位，產(chǎn)生2t個相關(guān)與項，并更新最小項索引表中與項的項數(shù)；②-5重復(fù)步驟②_4，直到所有的新的最小項轉(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)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于建立得到無關(guān)項索引表的具體過程為③-I將SOP展開式中所有的無關(guān)項用二進制形式表示；③-2將所要求的極性轉(zhuǎn)換為二進制形式，并與所有的無關(guān)項進行異或操作，得到新的無關(guān)項；③-3初始化無關(guān)項索引表，賦值為0，長度為2n，其中η為變量數(shù)；③_4針對步驟③-2得到的每個新的無關(guān)項，統(tǒng)計O位的個數(shù)，記為t，以O(shè)位為無關(guān)位，產(chǎn)生2t個相關(guān)與項，并更新無關(guān)項索引表中與該無關(guān)項相對應(yīng)的位；③_5重復(fù)步驟③_4，直到所有的新的無關(guān)項轉(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)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，其特征在于搜索最優(yōu)無關(guān)項取舍，得到與項最少的FPRM展開式的具體過程為④-I將無關(guān)項索引表的值用二進制形式表示；④_2將無關(guān)項取舍W用二進制形式表示，Kff < 2k-l ；④_3建立一個空的FPRM與項系數(shù)索引表；④-4將無關(guān)項索引表的值和無關(guān)項取舍W進行按位與操作，計算其結(jié)果中I的個數(shù)， 并與最小項索引表的值相加，兩者之和存于FPRM與項系數(shù)索引表；④-5FPRM與項系數(shù)索引表中項數(shù)為奇數(shù)的項即為FPRM函數(shù)式中的bi=l時的與項Jii, 統(tǒng)計得其數(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，得到無關(guān)項取舍為W時的FPRM展開式；④-7將W的值加I ;④_8重復(fù)步驟④_2 ④-7，與項數(shù)量products最小的FPRM展開式，即為最終要求的 FPRM展開式。全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于數(shù)字電路設(shè)計的固定極性轉(zhuǎn)換方法，首先讀入包含無關(guān)項的布爾邏輯函數(shù)的SOP展開式；然后利用快速列表技術(shù)分別建立最小項索引表和無關(guān)項索引表；最后搜索最優(yōu)無關(guān)項取舍，選擇合適的無關(guān)項寫入FPRM函數(shù)式，得到與項最少的FPRM展開式；優(yōu)點是實現(xiàn)了數(shù)字電路設(shè)計過程中包含無關(guān)項的Boolean邏輯函數(shù)的SOP展開式到RM展開式的固定極性的轉(zhuǎn)換，通過對10個MCNC Benchmark電路進行測試，結(jié)果表明與不考慮無關(guān)項的固定極性轉(zhuǎn)換方法相比，本發(fā)明能有效簡化FPRM展開式，獲得面積較小，功耗較低，速度較快的RM邏輯電路。
文檔編號G06F17/50GK102982205SQ201210478750
公開日2013年3月20日 申請日期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 申請人:寧波大學(xué)