本文關(guān)鍵詞：可逆計(jì)算模型的通用性設(shè)計(jì)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可逆計(jì)算是在研究邏輯計(jì)算過(guò)程中的能量損耗的過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)的。Landauer[3]發(fā)現(xiàn)了計(jì)算過(guò)程中的能量消耗與計(jì)算的可逆性有著必然的聯(lián)系,而計(jì)算的可逆性恰好能夠保證計(jì)算過(guò)程的零能耗。從此,能夠根據(jù)每步結(jié)果確定輸入的可逆計(jì)算被提出得到廣泛研究。如今,更大的超級(jí)計(jì)算機(jī)和更小的迷你芯片成為技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),計(jì)算過(guò)程產(chǎn)生的熱不可避免的制約著這些技術(shù)的發(fā)展。因此,可逆計(jì)算的發(fā)展和突破有著重要的意義和價(jià)值。本文提出一種利用可逆邏輯元件構(gòu)造可逆計(jì)算模型(可逆圖靈機(jī)或者可逆時(shí)序機(jī)等等)的通用性方法。利用該方法構(gòu)成的可逆計(jì)算模型或可逆電路將能工作在異步的條件之下。一直以來(lái),因?yàn)楫惒接?jì)算過(guò)程中的事件發(fā)生的不確定性無(wú)法在可逆計(jì)算的“確定性回溯”系統(tǒng)中進(jìn)行構(gòu)造[16],可逆計(jì)算要在異步計(jì)算系統(tǒng)里面來(lái)定義變的非常困難[5]。而利用本文提出的方法構(gòu)造的可逆計(jì)算電路中,信號(hào)運(yùn)行在沒(méi)有時(shí)鐘參與的異步的環(huán)境中。從而我們?cè)诶碚撋辖o出了在異步系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)算的可能性。同時(shí),本文提出的方法是對(duì)現(xiàn)有構(gòu)造方法很好的改進(jìn):所構(gòu)造可逆時(shí)序機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)可以為任意多個(gè),而沒(méi)有現(xiàn)有構(gòu)造方法中只能是2個(gè)的限制,構(gòu)造任意特定的多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的圖靈機(jī)也變很方便。而且重構(gòu)和模塊化的思想在本方法中很好的應(yīng)用使得在構(gòu)造規(guī)模更大的計(jì)算模型時(shí)將會(huì)變得很容易擴(kuò)展。
【關(guān)鍵詞】：可逆計(jì)算 可逆時(shí)序機(jī) 可逆圖靈機(jī) 可逆邏輯元件 重構(gòu)性
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP302.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 課題研究的背景和意義7-9
• 1.1.1 課題研究背景7-8
• 1.1.2 課題研究意義8-9
• 1.2 可逆邏輯電路研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向9-11
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 發(fā)展方向10-11
• 1.3 本文的組織結(jié)構(gòu)11-12
• 2 可逆計(jì)算模型12-19
• 2.1 撞球系統(tǒng)（BBM）12-14
• 2.2 可逆時(shí)序機(jī)（Reversible sequential machine, RSM）14
• 2.3 可逆細(xì)胞自動(dòng)機(jī)（Reversible cellular automaton, RCA）14-16
• 2.4 可逆圖靈機(jī)（Reversible Turing machine, RTM）16-18
• 2.5 本章總結(jié)18-19
• 3 可逆邏輯元件19-27
• 3.1 無(wú)記憶的可逆邏輯元件--Fredkin門(mén)和Toffoli門(mén)電路19-21
• 3.2 具有記憶的可逆邏輯元件21-26
• 3.2.1 RE（Rotary Element）21-22
• 3.2.2 RT和IRT（Reading Toggle和Inverse Reading Toggle）22-24
• 3.2.3 CDE（Coding-Decoding Element）24-25
• 3.2.4 RD和IRD（Redirector和Inverse Redirector）25-26
• 3.3 本章總結(jié)26-27
• 4 利用可逆邏輯元件構(gòu)造可逆計(jì)算模型27-45
• 4.1 利用可逆邏輯元件實(shí)現(xiàn)可逆時(shí)序機(jī)27-38
• 4.1.1 重新定義可逆時(shí)序機(jī)27-29
• 4.1.2 分解可逆時(shí)序機(jī)（RSM）直至可逆的邏輯元件29-38
• 4.2 利用可逆邏輯元件構(gòu)造可逆圖靈機(jī)38-43
• 4.2.1 重新定義可逆圖靈機(jī)38-39
• 4.2.2 分解可逆圖靈機(jī)至可逆邏輯元件39-43
• 4.3 本章總結(jié)43-45
• 5 可逆邏輯元件的通用性證明45-56
• 5.1 RE的通用性45-46
• 5.2 RT和IRT的邏輯通用性46-47
• 5.3 CDE的邏輯通用性47-48
• 5.4 RD和IRD的邏輯通用性48-49
• 5.5 帶有記憶能力的可逆邏輯元件的通用性49-55
• 5.6 本章總結(jié)55-56
• 6 總結(jié)和展望56-58
• 6.1 總結(jié)56
• 6.2 展望56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 附錄 A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間成果目錄62

【相似文獻(xiàn)】

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