【摘要】： DNA計算機以其高度并行性,運算速度快,存儲容量大,能量消耗低等特點成為新一代計算機的候選之一。但是由于大量DNA分子的控制、辨別復雜,無法高效地從候選結構中檢測和篩選結果等缺陷,使DNA計算機的實現(xiàn)非常困難。 另一方面,隨著電子技術和集成電路技術的發(fā)展,超大規(guī)模集成電路的產生,單位面積上可集成的晶體管數(shù)量越來越多,使得在芯片上構建大規(guī)模的并行系統(tǒng)成為可能。 本文設計并實現(xiàn)了一個新的并行系統(tǒng),用FPGA實現(xiàn)系統(tǒng)主體框架,引入四值邏輯實現(xiàn)地址轉換器和數(shù)據發(fā)生器,借用DNA計算的步驟,采用大規(guī)模并行計算;控制器部分用單片機實現(xiàn),像FPGA發(fā)送相關控制信號。該系統(tǒng)結合了DNA計算和集成電路二者的優(yōu)點, 本文主要研究內容如下: 1.設計并實現(xiàn)一個全新系統(tǒng)的可行性,并利用單片機和FPGA設計實現(xiàn)該系統(tǒng)。該系統(tǒng)結合了DNA計算和電子并行計算二者的優(yōu)點,可以根據具體問題定制不同的部件。針對SAT問題和均分問題,分別設計相應的系統(tǒng),該系統(tǒng)集合了電子技術和DNA計算二者共同的優(yōu)點,通過以空間換時間的方式,在多項式時間內解決了SAT問題和均分問題,并且可以復用,造價低廉,與傳統(tǒng)計算方式和DNA計算方式比較都有優(yōu)勢。 2.由于Verilog HDL語言的特性,當生成多個部件時,需要反復編寫差異不大的語句,工作量大且容易出錯。對于該問題,通過C語言實現(xiàn)了大量相似語句的自動生成,減少了錯誤率,提高效率。 3.由于系統(tǒng)工作是需要輸入大量二進制串指令,易出錯。針對該問題,通過C語言實現(xiàn)一個匯編器,并制定助記符,該匯編器可以將助記符自動“翻譯”成相應的二進制指令串。簡化了編寫系統(tǒng)工作指令的過程。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TP368.12
【圖文】：

枷.!!l一個烏誰幸鋤鱗簿夔----一一圖1一 1DNA分子結構DNA分子是由兩條互補成雙螺旋結構相互纏繞的單鏈DNA所構成。每條單鏈DNA都是由眾多的脫氧核糖核昔酸線性聚合而成。每個脫氧核糖核普酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成的。脫氧核糖核昔酸中的含氮堿基主要有4種:腺嗓吟A、胞嗜陡C、胸腺嚓睫T、鳥嗓吟G。由含氮堿基的不同，形成了DNA中的4種不同的脫氧核糖核普酸以及它們之間的互補配對關系。含有A的脫氧核糖核普酸可以和含有T的通過氫鍵互補配對，而含有G的可以和含有C的互補配對，從而成為雙螺旋結構和生物體遺傳的物質基礎。堿基對的不同排列順序就形成了生物體的遺傳信息，而雙螺旋結構則保證了遺傳信息傳遞的可靠性。DNA計算是一種以DNA與相關的某些生物酶等作為最基本材料的、基于某些生化反應原理的一種新型的分子生物計算方法。其基本思想是:利用DNA特殊的雙螺旋結構和堿基互補配對規(guī)律進行信息編碼，把要運算的對象映射成DNA分子鏈，在生物酶的作用下，生成各種數(shù)據池 (datapool)，然后按照特定的規(guī)則將原始問題的數(shù)據運算高度并行地映射成DNA分子鏈的可控的生化過程

圖2并xc2s200一6pqZos內部結構SPartanH主要包括cLBs，F(xiàn)O塊，RAM塊和可編程連線。在Spartann中，一個CLB包括2個Sliees。SlieeS結構如圖2一5所示。每個Sliees包括兩個LUT，兩個觸發(fā)器和相關邏輯。Slices可以看成是SPartann實現(xiàn)邏輯的最基本結構。進進進進進進進進進進 場場 場場纂纂 纂纂纂纂纂長長支 支支控控 控控控控控控 555一一一一一絲 OOOOO馨馨 馨 馨馨口白 白口口 ...濘愛 愛愛 愛 愛 愛愛你 你，，，，，，出代 1111111111111飯仁 仁 nnnnnnnnnnnnnnnnn日日日 日日.匕勿 勿 勿 ...........................................門 門門 門不不 不 不 進進進進進進進進進進進進進進進進 蕩蕩蕩門門門門陣 陣尸 尸 控控控控控控控控控控控控控控控控 剃剃剃 剃門門日 日門 門 鑊鑊鑊 鑊鑊鑊鑊鑊鑊鑊鑊鑊鑊鑊鑊 ··比 比比 比 比 比 比比比比比比”””””””翼。 。。 。 。 。 。。 SSS。 。。襄 襄襄 襄 襄襄襄襄襄襄襄襄襄襄襄 0OOO.............

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本文編號：2763961