仿真結(jié)果見圖 l、2、3(a圖為側(cè)視圖，b圖為俯視圖）。
[0259] 注意，俯視圖和卡諾圖有著驚人的相似。
[0260] 實(shí)例2
[0261] ^[01010101]為例，圖5展示了一個(gè)3輸入1輸出的組合邏輯所需的卡諾圖。其中， Χ、γ、0為輸入，z為輸出。此外，還需引入Υ與ο生成的中間反應(yīng)物Il、I2、I3、I4，而后再與X的兩 種狀態(tài)Χο、Χι反應(yīng)。由于只構(gòu)建含邏輯1的小分隔，故共有4個(gè)小分隔需要映射到化學(xué)反應(yīng)網(wǎng) 絡(luò)，從而將3輸入簡化成2輸入的表；
[0%2]
(2)
[0263] 類似2輸入邏輯口的3種部分映射方法，只需在公式(2)的基礎(chǔ)上添加相應(yīng)的背景 反應(yīng)和修正反應(yīng)，即可得到目標(biāo)CRNs。仿真結(jié)果如圖6所示。其中，黑色表示邏輯1，白色表示 邏輯0。
[0264] 由上可知，本發(fā)明無需知曉具體組合邏輯的電路架構(gòu)，具有普適一般性，且通俗易 懂，使得不能用卡諾圖化簡的邏輯電路得W用更少的化學(xué)反應(yīng)，甚至能推廣到解決N輸入Μ 輸出的組合邏輯的設(shè)計(jì)當(dāng)中。
[0265] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于:根據(jù)設(shè)定的邏輯 功能，得到一張反映輸入信號、輸出信號邏輯關(guān)系的真值表，將該真值表通過卡諾圖作部分 映射到形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs，從而實(shí)現(xiàn)該設(shè)定邏輯功能。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 所述形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs包括背景反應(yīng)、主要反應(yīng)和修正反應(yīng);其中，背景反應(yīng)用于通過 表示穩(wěn)定的單個(gè)比特，得到穩(wěn)定的輸入、輸出信號;主要反應(yīng)用于將真值表所涵蓋的邏輯功 能，部分映射到形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs當(dāng)中，使得的形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs能實(shí)現(xiàn)其真值 表所涵蓋的邏輯功能;修正反應(yīng)用于使得輸出穩(wěn)定在同等輸入水平上，不產(chǎn)生輸出的放大。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 所述部分映射是指對于卡諾圖中的小分隔，只將邏輯值為1的小分隔映射為化學(xué)反應(yīng)方程。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 對輸入、輸出均作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)，僅對邏輯1的小分隔作主要反應(yīng)的映射，且最初 在系統(tǒng)中Z' Q的濃度為0，得到的修正反應(yīng)為： Ζ7 ι+Ζο^Ζι 1' ι+Ζι^Ζι； 其中，ZS表示預(yù)生成物Z'的邏輯值為l，Zo表示輸出信號Z的邏輯值為Ο,Ζ:表示輸出信 號Ζ的邏輯值為1〇表示預(yù)生成物f的邏輯值為0; 對輸入、輸出均作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)或者僅對輸入作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)，僅對邏輯1的 小分隔作主要反應(yīng)的映射，且最初系統(tǒng)總Z%的濃度為ΙΟηΜ，得到的修正反應(yīng)為： Ζ7 ι+Ζο^Ζι Ζ7 ο+Ζι^Ζο； 其中，ZS表示預(yù)生成物Z'的邏輯值為1，Ζ〇表示輸出信號Z的邏輯值為ο,ζ:表示輸出信 號Ζ的邏輯值為10表示預(yù)生成物f的邏輯值為0。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 對2輸入-1輸出的邏輯電路，其輸入、輸出均作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)，僅對邏輯1的小分隔作主 要反應(yīng)的映射，且最初在系統(tǒng)中Z%的濃度為0構(gòu)建形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs的方法： 步驟11，構(gòu)建背景反應(yīng)，根據(jù)兩個(gè)輸入信號構(gòu)建輸入、輸出均作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)； 根據(jù)第一輸入信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Xo+X"Sx Sx+Xo-3Xo; Sx+Χι-3Χι 其中，X表不第一輸入信號，Xi表不第一輸入信號邏輯1，Xo表不第一輸入信號邏輯〇，Sx 表不第一輸入信號中間產(chǎn)物，-表不反應(yīng)符號，其左邊表不反應(yīng)物，右邊表不生成物； 根據(jù)第二輸入信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Yo+Y"Sy Sy+Yq-3Yo; Sy+Yi^3Yi 其中，Y表不第二輸入信號，Yi表不第二輸入信號邏輯1，Yq表不第二輸入信號邏輯〇，Sy 表示第二輸入信號中間產(chǎn)物； 根據(jù)輸出信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Zo+Zi^Sz Sz+Zo^3Zo； Sz+Z"3Zi 其中，Z表不輸出信號，Ζι表不輸出信號邏輯1，Zo表不輸出信號邏輯0，Sz表不輸出信號 中間產(chǎn)物； 步驟12，構(gòu)建真值表:根據(jù)第一輸入信號、第二輸入信號的邏輯值建立真值表；其中，X表不第一輸入信號，Y表不第二輸入信號； 步驟13,構(gòu)建主要反應(yīng)，以步驟11生成的第一輸入信號、第二輸入信號作為反應(yīng)物，以 步驟12建立的真值表，基于卡諾圖僅對邏輯1的小分隔作主要反應(yīng)的映射，得到其主要反應(yīng) 方程式： Χο+Υι-Χο+Υι+Ζ71 Χι+Υο^Χι+Υο+Ζ71 ； 其中，Z' i表示主要反應(yīng)里的預(yù)生成物邏輯1; 步驟14,構(gòu)建修正反應(yīng)，以步驟11生成的輸出信號以及步驟13生成的主要反應(yīng)里的預(yù) 生成物邏輯1作為反應(yīng)物得到修正反應(yīng)方程式： 1' 1+Zi^Zi Ζ7 ι+Ζο^Ζι ； 若生成的輸出信號Zi不穩(wěn)定，則將該生成的輸出信號ZHt為步驟11中輸出信號背景反 應(yīng)方程式的反應(yīng)物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 對2輸入-1輸出的邏輯電路，其輸入、輸出均作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)，僅對邏輯1的小分隔作主 要反應(yīng)的映射，且最初系統(tǒng)總Z%的濃度為ΙΟηΜ構(gòu)建形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs的方法： 步驟21，構(gòu)建背景反應(yīng)，根據(jù)兩個(gè)輸入信號構(gòu)建輸入、輸出均作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)； 根據(jù)第一輸入信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Xo+X"Sx Sx+Xo-3Xo; Sx+Χι-3Χι 其中，X表不第一輸入信號，Xi表不第一輸入信號邏輯1，Xo表不第一輸入信號邏輯〇，Sx 表不第一輸入信號中間產(chǎn)物，-表不反應(yīng)符號，其左邊表不反應(yīng)物，右邊表不生成物； 根據(jù)第二輸入信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Yo+Y"Sy Sy+Yq-3Yo; Sy+Yi^3Yi 其中，Y表不第二輸入信號，Υι表不第二輸入信號邏輯1，Y〇表不第二輸入信號邏輯0，Sy 表示第二輸入信號中間產(chǎn)物； 根據(jù)輸出信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Zo+Zi^Sz Sz+Zo^3Zo； Sz+Z"3Zi 其中，Z表不輸出信號，Ζι表不輸出信號邏輯1，Zo表不輸出信號邏輯0，Sz表不輸出信號 中間產(chǎn)物； 步驟22，構(gòu)建真值表:根據(jù)第一輸入信號、第二輸入信號的邏輯值建立真值表；其中，X表不第一輸入信號，Y表不第二輸入信號； 步驟23,構(gòu)建主要反應(yīng)，以步驟21生成的第一輸入信號、第二輸入信號作為反應(yīng)物，以 步驟22建立的真值表，基于卡諾圖僅對邏輯1的小分隔作主要反應(yīng)的映射，得到其主要反應(yīng) 方程式： Χο+Υι-Χο+Υι+Ζ71 Χι+Υο^Χι+Υο+Ζ71 ； 其中，Z' i表示主要反應(yīng)里的預(yù)生成物邏輯1; 步驟24,構(gòu)建修正反應(yīng)，以步驟21生成的輸出信號以及步驟23生成的主要反應(yīng)里的預(yù) 生成物邏輯1作為反應(yīng)物得到修正反應(yīng)方程式： Ζ7 ι+Ζο^Ζι Z^+Zi-Zo;若生成的輸出信號Zi不穩(wěn)定，則將該生成的輸出信號ZHt為步驟11中輸出 信號背景反應(yīng)方程式的反應(yīng)物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 對2輸入-1輸出的邏輯電路，其僅對輸入作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)，僅對邏輯1的小分隔作主要 反應(yīng)的映射，且最初系統(tǒng)總Z(/的濃度為1 OnM構(gòu)建形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs的方法： 步驟31，構(gòu)建背景反應(yīng)，根據(jù)兩個(gè)輸入信號構(gòu)建輸入均作雙穩(wěn)態(tài)的背景反應(yīng)； 根據(jù)第一輸入信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Xo+X"Sx Sx+Xo-3Xo; Sx+Χι-3Χι 其中，X表不第一輸入信號，Xi表不第一輸入信號邏輯1，Xo表不第一輸入信號邏輯〇，Sx 表不第一輸入信號中間產(chǎn)物，-表不反應(yīng)符號，其左邊表不反應(yīng)物，右邊表不生成物； 根據(jù)第二輸入信號構(gòu)建其穩(wěn)態(tài)背景反應(yīng)方程式： Yo+Y"Sy Sy+Yq-3Yo; Sy+Yi^3Yi 其中，Y表不第二輸入信號，Yi表不第二輸入信號邏輯1，Yq表不第二輸入信號邏輯0，Sy 表示第二輸入信號中間產(chǎn)物； 步驟32，構(gòu)建真值表:根據(jù)第一輸入信號、第二輸入信號的邏輯值建立真值表；其中，X表不第一輸入信號，Y表不第二輸入信號； 步驟33,構(gòu)建主要反應(yīng)，以步驟31生成的第一輸入信號、第二輸入信號作為反應(yīng)物，以 步驟32建立的真值表，基于卡諾圖僅對邏輯1的小分隔作主要反應(yīng)的映射，得到其主要反應(yīng) 方程式： Χο+Υι-Χο+Υι+Ζ71 Χι+Υο^Χι+Υο+Ζ71 ； 其中，Z' i表示主要反應(yīng)里的預(yù)生成物邏輯1; 步驟34,構(gòu)建修正反應(yīng)，以最初系統(tǒng)總Z%的濃度為ΙΟηΜ以及步驟33生成的主要反應(yīng)里 的預(yù)生成物邏輯1作為反應(yīng)物得到修正反應(yīng)方程式： Ζ7 ι+Ζο^Ζι Ζ' ο+Ζι-Ζοο8. 根據(jù)權(quán)利要求5-7任一所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:對于N>2的輸入-1輸出的邏輯電路，借助中間反應(yīng)物進(jìn)行化簡形成2輸入-1輸出的 邏輯電路;對于N輸入Μ輸出的組合邏輯電路，化為Μ種N輸入1輸出邏輯電路的疊加。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于： 所述中間反應(yīng)物包括(Ν-2)代中間反應(yīng)物，第1代中間反應(yīng)物由輸入信號中的兩個(gè)信號產(chǎn) 生，而第a代中間反應(yīng)物由第(a-Ι)代中間反應(yīng)物中的兩個(gè)信號產(chǎn)生，a為2,3,4···Ν_2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，根據(jù)設(shè)定的邏輯功能，得到一張反映輸入信號、輸出信號邏輯關(guān)系的真值表，將該真值表通過卡諾圖作部分映射到形式化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)CRNs，從而實(shí)現(xiàn)該設(shè)定邏輯功能。方法借助于卡諾圖作部分映射，減少使用的化學(xué)反應(yīng)方程數(shù)目而不影響所實(shí)現(xiàn)的邏輯功能，具有普適一般性，且通俗易懂。
【IPC分類】G06F19/16, G06F19/18
【公開號】CN105447339
【申請?zhí)枴緾N201511027212
【發(fā)明人】張川, 戈璐璐, 鐘志偉, 尤肖虎
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月31日