一种三值fprm电路功耗最佳极性搜索方法_3

文档序号:9550922阅读:来源:国知局
二输入模3乘门输出变量为1 的概率,Q2(g)。表不第〇个多输入模3乘门分解后的第g个二输入模3乘门输出变量为2 的概率,Q〇(g)。表不第〇个多输入模3乘门分解后的第g个二输入模3乘门输出变量为0 的概率,rl和r2表示二输入模3乘门的两个输入变量,Qg_表示第g个二输入模3乘门中 输入变量r1为m的概率,Qgrtni表示第g个二输入模3乘门中输入变量r2为m的概率;当g =1时,Qg_为多输入模3乘运算的第1个输入变量为m的概率,Qgrtni为多输入模3乘运 算的第2个输入变量为m的概率,当g>l时,Q&lni为第g-Ι个二输入模3乘门输出变量为m 的概率,Qgrfni为多输入模3乘门的第g+1个输入变量为m的概率;
[0078] 输入变量\为1和2的概率是由随即函数产生的概率对(Pl,P2),P0 = 1-P1-P2; P0,P1和P2分别为0到1之间某个值,P0表示输入变量为0的概率,P1表示输入变量为1 的概率,P2表示输入变量为2的概率;
[0079] ①-5根据二输入模3加门的输出变量概率和二输入模3乘门的输出变量概率计 算三值FPRM电路的功耗,将三值FPRM电路的功耗估计模型表示为:
[0080]
[0081] 其中,Eswd表示p极性下三值FPRM电路的功耗,N为p极性下三值FPRM逻辑函数 分解后的多输入模3加门的数量,W为p极性下三值FPRM逻辑函数分解后的多输入模3乘 门的数量;
[0082] ②设定模拟退火遗传算法中用于计算个体适应度的适应度函数:
[0083] 根据功耗估计模型,设定模拟退火遗传算法中计算个体适应度的适应度函数:在 模拟退火遗传算法中,适应度越大表示个体的适应能力越强,但功耗最佳极性要求功耗越 小越好,因此,为了便于两者结合,采用功耗的倒数表示适应度,得到适应度函数如下:
[0084] fitness=a/Eswd
[0085] 其中,符号"/"表示除运算符号,fitness表示个体的适应度大小;Eswd表示电路功 耗;α为放大系数,取值为大于等于1〇〇〇的自然数;
[0086] ③建立三值FPRM电路和模拟退火遗传算法的对应关系:
[0087] 模拟退火遗传算法包含以下几个关键要素:个体、个体的适应度、适应度最大的个 体、最大适应度、交叉操作、变异操作、退火选择操作;
[0088] 三值FPRM电路功耗优化包含以下几个关键要素:极性、相应极性的功耗、最佳极 性、最小功耗、极性交流、极性突变、极性变换;
[0089] 将个体映射到三值FPRM电路功耗优化,表示为极性;将个体的适应度映射到三值 FPRM电路功耗优化,表示为相应极性的功耗;将适应度最大的个体映射到三值FPRM电路功 耗优化,表示为最佳极性;将最大适应度映射到三值FPRM电路功耗优化,表示为最小功耗; 将交叉操作映射到三值FPRM电路功耗优化,表示为极性交流;将变异操作映射到三值FPRM 电路功耗优化,表示为极性突变;将退火选择操作映射到三值FPRM电路功耗优化,表示为 极性变换;
[0090] ④设置模拟退火遗传算法相关参数:
[0091] 模拟退火遗传算法需设置4个参数:个体规模w、个体迭代次数z、基因突变概率 q、起始温度T。;令个体规模w= 50、个体迭代次数z= 20、基因突变概率q= 0. 01、起始温 度T0= 100。。;
[0092] ⑤采用模拟退火遗传算法得到适应度最大个体和最大适应度,适应度最大个体即 为三值FPRM电路的功耗最佳极性;最大适应度即为三值FPRM电路的最小功耗。
[0093] 本实施例中,模拟退火遗传算法采用现有技术中的成熟算法。
[0094] 实施例二:一种三值FPRM电路功耗最佳极性搜索方法,包括以下步骤:
[0095] ①建立三值FPRM电路的功耗估计模型:
[0096] ①-1将三值FPRM电路采用三值FPRM逻辑函数表示为如下形式:
[0097]
(1)
[0098] 其中^为函数俨匕以^…^丨的输入变量数量^以^…^表示函数 fp(xn xn2,…,X。)的η个输入变量,p表示函数fp(xn xn2,…,X。)的极性,极性p用三进 制形式表示为pn也2…p〇,p.je {〇, 1,2},j = 0, 1,2,…,n-1,?表示模3加运算,Σ为累加 符号,符号为乘运算符号,下标i =〇, 1,2,…,3n-l,i用三进制形式表示为in 2…i。, a$FPRM系数;a# {〇,1,2} ;Π表示模3乘运算,fk的其展开式为 其中i」e{〇, 1,2},宄=(?Φ%),Z= 1,勺=<,€ =七*4,极性p和下标i决定变量%的 表示形式;
[0099] ①-2p极性下的三值FPRM逻辑函数包含两类多输入运算,两类多输入运算分别为 多输入模3加运算和多输入模3乘运算,根据三值FPRM逻辑函数展开式将三值FPRM逻辑 函数分解为多个多输入模3加运算和多个多输入模3乘运算,然后将每个多输入运算分别 分解为二输入运算,得到二输入模3加运算和二输入模3乘运算,具体分解过程为:
[0100] 将多输入运算的第1个输入变量和第2个输入变量作为第一个二输入运算的两个 输入变量,得到第一个二输入运算的输出变量;将第一个二输入运算的输出变量和多输入 运算的第3个输入变量作为第二个二输入运算的两个输入变量,得到第二个二输入运算的 输出变量;将第二个二输入运算的输出变量和多输入运算的第4个输入变量作为第三个二 输入运算的两个输入变量,得到第三个二输入运算的输出变量;依此类推,直到所有的多输 入运算的输入变量作为二输入运算的输入变量,完成多输入运算的分解;
[0101] 将P极性下的三值FPRM逻辑函数分解后得到多个多输入模3加运算和多个多输 入模3乘运算,多输入模3加运算也称为多输入模3加门,多输入模3乘运算也称为多输入 模3乘门,将p极性下三值FPRM逻辑函数分解后的多输入模3加门的数量记为N,将p极 性下三值FPRM逻辑函数分解后的多输入模3乘门的数量记为W;将每个多输入模3加运 算分解后得到多个二输入模3加运算,将每个多输入模3乘运算分解后得到多个二输入模 3乘运算,二输入模3加运算也称为二输入模3加门,二输入模3乘运算也称为二输入模3 乘门;将第Η个多输入模3加门分解后的二输入模3加门的数量记为ΝΗ,Η= 1,2,…,N;将 第〇个多输入模3乘门分解后的二输入模3乘门的数量记为W。,〇 = 1,2,…,W;
[0102] ①-3将ρ极性下的三值FPRM逻辑函数分解后得到的所有二输入模3加门和二输 入模3乘门引起的功耗作为p极性下的三值FPRM电路的功耗,二输入模3加门引起的功耗 采用其开关活动性表示,二输入模3乘门引起的功耗采用其开关活动性表示,门电路的开 关活动性用其输出端的输出变量概率表示,二输入模3加门引起的功耗采用其输出端的输 出变量概率表示,二输入模3乘门引起的功耗采用其输出端的输出变量概率表示;
[0103]①-4根据公式(2)、(3)和(4)计算第Η个多输入模3加门分解后的第k个二输 入模3加门的输出变量概率;k= 1,2,…,Nh;
[0104] Pi(k) H=Pkyll*Pky20+Pkyl0*Pky21+Pkyl2*Pky22 (2)
[0105]P2 (k)H =Pkyl2*Pky20+Pkyll*Pky21+Pkyl0*Pky22 (3)
[0106] Ρ〇(1〇Η ⑷
[0107] 根据公式(5)、(6)和(7)计算第o个多输入模3乘门分解后的第g个二输入模3 乘门的输出变量概率,g= 1,2,…,。:
[0108] Qi(g)〇= Qgrii*Qgr2l+Qgr12*Qgr22 (5)
[0109] Q2(g)〇= Qgrll*Qgr22+Qgrl2*Qgr21 (6)
[0110] Q〇(g)〇= l-Q i(g)〇-Q2(g)〇(7)
[0111] 其中,Ρ: (k)H表示第H个多输入模3加门分解后的第k个二输入模3加门输出变 量为1的概率,P2 (k)H表示第Η个多输入模3加门分解后的第k个二输入模3加门输出变 量为2的概率,P。(k)H表示第Η个多输入模3加门分解后的第k个二输入模3加门输出变 量为〇的概率,yl和y2表示二输入模3加门的两个输入变量,Pkylni表示第k个二输入模 3加门中输入变量y1为m的概率,me{〇, 1,2},Pky2ni表示第k个二输入模3加门中输入变 量y2为m的概率,当k= 1时,Pkylni为多输入模3加运算的第1个输入变量为m的概率, Pky2ni为多输入模3加运算的第2个输入变量为m的概率,当k>l时,Pkylni为第k-Ι个二输入 模3加门输出变量为m的概率,Pky2ni为多输入模3加门的第k+Ι个输入变量为m的概率;
[0112] Qi(g)。表不第0个多输入模3乘门分解后的第g个二输入模3乘门输出变量为1 的概率,Q2(g)。表不第〇个多输入模3乘门分解后的第g个二输入模3乘门输出变量为2 的概率,Q〇(g)。表不第〇个多输入模3乘门分解后的第g个二输入模3乘门输出变量为0 的概率,rl和r2表示二输入模3乘门的两个输入变量,Qg_表示第g个二输入模3乘门中 输入变量r1为m的概率,Qgrtni表示第g个二输入模3乘门中输入变量r2为m的概率;当g =1时,Qg_为多输入模3乘运算的第1个输入变量为m的概率,Qg^为多输入模3乘运 算的第2个输入变量为m的概率,当g>l时,Q&lni为第g-Ι个二输入模3乘门输出变量为m 的概率,Qgrfni为多输入模3乘门的第g+1个输入变量为m的概率;
[0113] 输入变量\为1和2的概率是由随即函数产生的概率对(Pl,P2),P0 = 1-P1-P2; P0,P1和P2分别为0到1之间某个值,P0表示输入变量为0的概率,P1表示输入变量为1 的概率,P2表示输入变量为2的概率;
[0114] ①-5根据二输入模3加门的输出变量概率和二输入模3乘门的输出变量概率计 算三值FPRM电路的功耗,将三值FPRM电路的功耗估计模型表示为:
[0115]
[0116] 其中,Eswd表示p极性下三值FPRM电路的功耗,N为p极性下三值FPRM逻辑函数 分解后的多输入模3加门的数量,W为p极性下三值FPRM逻辑函数分解后的多输入模3乘 门的数量;
[0117] ②设定模拟退火遗传算法中用于计算个体适应度的适应度函数:
[0118] 根据功耗估计模型,设定模拟退火遗传算法中计算个体适应度的适应度函数:在 模拟退火遗传算法中,适应度越大表示个体的适应能力越强,但功耗最佳极性要求功耗越 小越好,因此,为了便于两者结合,采用功耗的倒数表示适应度,得到适应度函数如下:
[0119]fitness=a/Eswd
[0120] 其中,符号"/"表示除
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