量子元胞自动机电路设计与分析

本书系统介绍了量子元胞自动机电路的设计与分析方法,主要内容包括:器件工作原理、计算模型、组合逻辑和时序逻辑电路设计、电路可靠性分析、时钟布局、模块化设计方法、逻辑综合以及测试等。书中列举了大量实例,以帮助读者理解量子元胞自动机电路的构成、设计过程和基本的分析方法,从中可体会新型纳米电路设计的特点。 本书可作为高等院校电子科学与技术、微电子科学与工程等相关专业高年级本科生及研究生的教学参考书,也可供对纳米电路研究感兴趣的科研人员阅读。

前言
第1章 绪论
1.1 CMOS电路的发展及局限
1.2 新兴的纳米电子器件
1.3 量子元胞自动机
1.3.1 研究进展
1.3.2 物理实现
参考文献
第2章 量子元胞自动机简介
2.1 元胞结构
2.1.1 二量子点元胞
2.1.2 四量子点元胞
2.2 元胞之间的响应
2.3 时钟
2.3.1 转换(switch)
2.3.2 保持(hold)
2.3.3 释放(release)
2.3.4 松弛(relax)
2.4 QCA电路的基本逻辑单元
2.4.1 直线传输线
2.4.2 弯角传输线
2.4.3 扇出传输线
2.4.4 反相器
2.4.5 三输入择多门
2.4.6 五输入择多门
2.4.7 交叉结构
2.5 QCA电路仿真软件
2.5.1 数字仿真引擎
2.5.2 非线性逼近仿真引擎
2.5.3 双稳态仿真引擎
参考文献
第3章 计算模型
3.1 QCA元胞数学模型
3.1.1 孤立QCA元胞的哈密尔顿函数模型
3.1.2 QCA元胞的半经典模型
3.2 QCA元胞的两态性证明
3.3 QCA电路基本逻辑单元的仿真
3.3.1 QCA传输线
3.3.2 QCA反相器
3.3.3 QCA三输入择多门
3.4 能量耗散
3.4.1 能量耗散计算方法
3.4.2 QCA电路能量耗散的影响因素
3.5 可逆计算
参考文献
第4章 组合逻辑电路
4.1 加法器
4.1.1 行波进位加法器
4.1.2 载流加法器
4.1.3 超前进位加法器
4.1.4 五输入择多门加法器
4.2 乘法器
4.3 编码器
4.3.1 4线-2线编码器
4.3.2 优先编码器
4.4 解码器
4.5 数据选择器
4.6 数值比较器
参考文献
第5章 时序逻辑电路
5.1 触发器
5.1.1 RS触发器
5.1.2 JK触发器
5.1.3 D触发器
5.2 寄存器
5.2.1 数据寄存器
5.2.2 移位寄存器
参考文献
第6章 QCA电路可靠性分析
6.1 容错分析
6.1.1 缺陷类型
6.1.2 容错仿真分析
6.1.3 择多门的元胞缺失
6.1.4 QCA电路的元胞缺失
6.1.5 择多门的元胞移位
6.1.6 QCA电路的元胞移位
6.1.7 择多门的元胞增添
6.1.8 QCA电路的元胞增添
6.1.9 物理证明
6.2 概率转移矩阵
6.2.1 概率转移矩阵基本概念
6.2.2 电路结构划分
6.2.3 基本逻辑单元的PTM
6.2.4 QCA电路的PTM 分析
6.3 QCA电路的评价函数
6.3.1 Cost 函数
6.3.2 复杂度
6.3.3 延迟
6.3.4 不可逆功耗
6.3.5 交叉线数量
6.3.6 改进的成本函数
6.4 QCA电路的成本函数分析
6.4.1 QCA加法器
6.4.2 单个指标的比较
6.4.3 成本函数
6.5 极化与功耗
6.5.1 元胞的极化与功耗
6.5.2 功耗
6.5.3 功耗上限
6.5.4 QCAPro软件应用
6.5.5 软件介绍
6.5.6 利用QCAPro分析电路
参考文献
第7章 QCA电路时钟布局
7.1 时钟布局简介
7.2 QCA时钟电路的实现
7.3 QCA时钟布局方案
7.3.1 无规律时钟方案
7.3.2 一维时钟方案
7.3.3 普通二维时钟方案
7.3.4 2DD时钟方案
7.3.5 USE时钟方案
参考文献
第8章 模块化设计
8.1 模块化设计的概念及意义
8.2 模块化设计的流程
8.3 QCA基础器件的模块化设计
8.3.1 3×3模块
8.3.2 正交模块
8.3.3 基线模块
8.3.4 扇入模块
8.3.5 双扇出模块
8.3.6 三扇出模块
8.3.7 3×5模块
8.3.8 三输入择多门模块
8.3.9 五输入择多门模块
8.4 加法器的模块化设计
8.4.1 三输入择多门构成的加法器
8.4.2 3×3模块构成的加法器
8.4.3 3×5模块构成的加法器
8.5 乘法器的模块化设计
8.5.1 三输入择多门构成的串行乘法器
8.5.2 3×3模块构成的乘法器
8.5.3 3×3模块构成的改进型乘法器
8.5.4 三种串行乘法器的比较
参考文献
第9章 逻辑综合
9.1 逻辑综合基础
9.2 三输入基本函数
9.3 四输入基本函数
9.4 基于立方体的标准函数法
9.4.1 三输入标准函数法
9.4.2 四输入标准函数法
9.5 基于基本函数的综合方法
9.6 布尔不相邻法
9.7 基于穷尽搜索原理的三变量节点网络综合方法
9.7.1 最小择多表达式
9.7.2 成本的四个衡量标准
9.7.3 综合方法
9.7.4 四变量函数查表法
9.8 择多表达式查询表
9.8.1 寻找MLUT 流程图
9.8.2 具体方法
9.9 基于择多门的三输入自动逻辑综合
9.9.1 卡诺图八位二进制表达式
9.9.2 编程实现步骤
参考文献
第10章 测试
10.1 QCA电路的故障模型
10.1.1 固定故障
10.1.2 故障等价
10.1.3 故障压缩
10.2 QCA电路的故障分析
10.2.1 择多门的缺陷分析
10.2.2 传输线的缺陷分析
10.2.3 反相器的