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变值体系布尔函数优化特性分析及测试平台设计与实现

作　者: 康青
导　师: 郑智捷
学　校: 云南大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 布尔函数 逻辑函数 变值逻辑 真值逻辑 优化特性
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 13次
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内容摘要


作为逻辑体系的主要内容和表现方法,布尔函数在数字大规模集成电路的设计中扮演基础角色,它描述了二进制序列基于特定逻辑计算得到的布尔值输出,被广泛应用于组合电路、时序电路、有限自动机等设计领域。在实际分析设计中,同一个逻辑问题可以用多个布尔函数标准形式来表示,这些表示也对应着不同的逻辑设计。为了最小化成本和提高部件效率,需要对布尔函数进行优化,从而达到降低逻辑设计结构复杂性的目的。随着大规模集成电路设计和制造工业的发展,布尔函数的优化问题研究,已经成为逻辑功能设计与实现的核心问题。本文在传统真值逻辑体系的基础上,对几种布尔函数优化方法进行了研究和分析。利用真值逻辑体系,描述了一种新的逻辑体系—变值逻辑,描述了其相关基本概念及性质。在变值逻辑体系下,引入变值标准式,给出对应变值函数的标准形式,确定了布尔函数线性复杂度的概念及计算方法,用于分析布尔函数的优化特性。利用这些理论基础,建立了一个基础穷举测试平台,描述了它的设计与实现,该平台由基础数据生成、数据统计分析、图形化分析展示和基础接口四部分组成。该平台有效地对真值和变值体系下逻辑函数空间进行穷举分析,并对穷举得出的数据进行四种分析：单表数据1值数量变化、1值数量极值变化分析、组合极值变化分析、变值组合平均值分析,得出相应数据分析结果,从而得出逻辑函数在变值逻辑体系下的优化特性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
主要缩写和符号表  8-9
插图目录  9-10
表格目录  10-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状和进展  12-13
  1.3 本文内容和意义  13-15
    1.3.1 研究内容及相关工作  13-14
    1.3.2 研究意义和创新点  14-15
  1.4 论文组织结构  15-16
第2章 布尔函数真值逻辑体系和逻辑电路  16-23
  2.1 布尔函数  16
  2.2 真值表概述  16-19
  2.3 布尔函数的表示方法  19-20
    2.3.1 形式法  19
    2.3.2 表格法  19-20
  2.4 布尔函数表达式和逻辑电路  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章 布尔函数优化方法研究分析  23-37
  3.1 布尔函数优化概念及原则  23
  3.2 卡诺图优化法  23-26
    3.2.1 卡诺图优化原理  24-25
    3.2.2 卡诺图对布尔函数的优化分析  25-26
  3.3 BDD布尔函数优化分解法  26-30
    3.3.1 BDD的基本结构  26-27
    3.3.2 布尔函数转化为BDD  27-28
    3.3.3 BDD优化原理及过程  28-30
    3.3.4 优化特性分析  30
  3.4 基于阈值逻辑门的布尔函数优化方法  30-34
    3.4.1 阈值逻辑门的概念  31
    3.4.2 采用阈值逻辑门的布尔函数优化规则  31-33
    3.4.3 优化特性分析  33-34
  3.5 布尔减-除-非代数系统的布尔函数优化  34-36
    3.5.1 布尔减-除-非运算的完备性  34
    3.5.2 布尔函数在布尔减-除-非运算完备集的表示  34-35
    3.5.3 优化特性分析  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第4章 变值逻辑体系  37-44
  4.1 布尔函数真值体系概述  37-38
    4.1.1 真值体系表示结构  37
    4.1.2 布尔函数空间  37-38
  4.2 变值逻辑理论体系  38-41
    4.2.1 变值和不变值的概念引入  38-40
    4.2.2 变值和不变值的相关定义及逻辑性质  40-41
  4.3 二变元的真值、变值逻辑体系表示  41-43
    4.3.1 真值体系表示  41-42
    4.3.2 变值体系表示  42-43
  4.4 本章小结  43-44
第5章 变值逻辑体系下的布尔函数优化和分析  44-55
  5.1 布尔函数变值体系标准式  44-48
  5.2 三元变量示例  48-51
    5.2.1 问题描述及分析  48
    5.2.2 基于真值逻辑体系的布尔函数实现  48-49
    5.2.3 基于变值逻辑体系的布尔函数实现  49-51
  5.3 变值体系优化特性分析  51-54
    5.3.1 布尔函数线性复杂度  51-52
    5.3.2 二元变量空间下的布尔函数线性复杂度  52-54
  5.4 本章小结  54-55
第6章 基础穷举测试平台设计与实现  55-70
  6.1 测试方法和评价方式  55-56
  6.2 测试分析平台设计与实现  56-62
    6.2.1 平台功能描述  56
    6.2.2 平台功能设计  56-58
    6.2.3 类设计与描述  58-62
  6.3 测试结果及分析  62-69
    6.3.1 生成数据结果  62-63
    6.3.2 二变量穷举分析图示  63-65
    6.3.3 三变量穷举分析图示  65-68
    6.3.4 变值组合平均值计算结果  68-69
  6.4 本章小结  69-70
第7章 结论与展望  70-72
  7.1 全文总结  70-71
  7.2 未来工作展望  71-72
参考文献  72-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 大规模集成电路、超大规模集成电路
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