一种数字电路能耗极限估算方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及数字电路，具体涉及一种数字电路能耗极限估算方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、随着晶体管栅极尺寸逐渐逼近介观甚至量子尺度，量子隧穿等量子效应将导致晶体管对经典比特的控制失效，最新研究表明，实际计算过程的能耗极限与逻辑门及电路的工艺、材料等因素无关，它是在随机热力学理论限制下完成相应逻辑函数功能的能量耗散下限。随机芯片制程进一步缩短、所含电子的数量进一步减少、供电电压进一步降低，其能耗逐步逼近物理极限，估算数字电路的能耗极限对指导数字电路的设计与制造具有重要的意义。但是，现有技术中尚未对数字电路能耗极限提出估计方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种数字电路能耗极限估算方法、装置及电子设备，以解决现有技术中尚未对数字电路能耗极限提出估计方法的技术问题。

2、本发明提出的技术方案如下：

3、第一方面，本发明实施例提供一种数字电路能耗极限估算方法，所述数字电路包括至少一个逻辑门；该数字电路能耗极限估算方法包括：获取待估算数字电路中每个所述逻辑门中计算单元的第一输入概率分布和第一输出概率分布；基于所述第一输入概率分布和预设条件，确定每个所述逻辑门中所述计算单元的第二输入概率分布和第二输出概率分布；基于所述第一输入概率分布、所述第一输出概率分布、所述第二输入概率分布和所述第二输出概率分布，经过前言交叉理论，确定每个所述逻辑门的能耗极限；基于每个所述逻辑门的所述能耗极限，对所述待估算数字电路的能耗极限进行估算，得到所述待估算数字电路的能耗极限估算结果。

4、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，获取待估算数字电路中每个所述逻辑门中计算单元的第一输入概率分布，包括：获取所述待估算数字电路中每个所述逻辑门中所述计算单元的每个输入状态对应的第一输入概率；基于每个所述第一输入概率确定每个所述逻辑门中所述计算单元的所述第一输入概率分布。

5、结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，获取待估算数字电路中每个所述逻辑门中计算单元的第一输出概率分布，包括：基于每个所述第一输入概率，经过所述计算单元，得到每个所述第一输入概率对应的第一输出概率；基于每个所述第一输出概率确定每个所述逻辑门中所述计算单元的所述第一输出概率分布。

6、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，基于所述第一输入概率分布和预设条件，确定每个所述逻辑门中所述计算单元的第二输入概率分布和第二输出概率分布，包括：对每个所述逻辑门中所述计算单元的第一输入概率分布分进行调整，直至调整后的所述第一输入概率分布满足预设条件时，得到每个所述逻辑门中所述计算单元的所述第二输入概率分布；基于每个所述第二输入概率分布，确定每个所述逻辑门中所述计算单元的所述第二输出概率分布。

7、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，所述前言交叉理论包括兰道尔原理和失配原理；基于所述第一输入概率分布、所述第一输出概率分布、所述第二输入概率分布和所述第二输出概率分布，经过前言交叉理论，确定每个所述逻辑门的能耗极限，包括：基于所述第一输入概率分布和所述第一输出概率分布，经过所述兰道尔原理，确定每个所述逻辑门的第一能耗；基于每个所述第二输入概率分布和每个所述第二输出概率分布，经过失配原理，确定每个所述逻辑门的第二能耗；基于每个所述逻辑门的所述第一能耗和每个所述逻辑门的所述第二能耗，确定每个所述逻辑门的所述能耗极限。

8、第二方面，本发明实施例提供一种数字电路能耗极限估算装置，所述数字电路包括至少一个逻辑门；该数字电路能耗极限估算装置包括：获取模块，用于获取待估算数字电路中每个所述逻辑门中计算单元的第一输入概率分布和第一输出概率分布；第一确定模块，用于基于所述第一输入概率分布和预设条件，确定每个所述逻辑门中所述计算单元的第二输入概率分布和第二输出概率分布；第二确定模块，用于基于所述第一输入概率分布、所述第一输出概率分布、所述第二输入概率分布和所述第二输出概率分布，经过前言交叉理论，确定每个所述逻辑门的能耗极限；估算模块，用于基于每个所述逻辑门的所述能耗极限，对所述待估算数字电路的能耗极限进行估算，得到所述待估算数字电路的能耗极限估算结果。

9、结合第二方面，在第二方面的一种可能的实现方式中，所述获取模块，包括：获取子模块，用于获取所述待估算数字电路中每个所述逻辑门中所述计算单元的每个输入状态对应的第一输入概率；第一确定子模块，用于基于每个所述第一输入概率确定每个所述逻辑门中所述计算单元的所述第一输入概率分布。

10、结合第二方面，在第二方面的另一种可能的实现方式中，所述获取模块，还包括：处理子模块，用于基于每个所述第一输入概率，经过所述计算单元，得到每个所述第一输入概率对应的第一输出概率；第二确定子模块，用于基于每个所述第一输出概率确定每个所述逻辑门中所述计算单元的所述第一输出概率分布。

11、第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的数字电路能耗极限估算方法。

12、第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器通过执行所述计算机程序，从而执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的数字电路能耗极限估算方法。

13、本发明提供的技术方案，具有如下效果：

14、本发明实施例提供的数字电路能耗极限估算方法，根据前言交叉理论，并通过分析逻辑门的输入状态与输出状态的概率分布，计算逻辑门的能耗极限，进一步，数字电路是由逻辑门组成，因此，通过计算得到的每个逻辑门的能耗极限即可以估算得到数字电路的能耗极限。通过实施本发明，实现了对数字电路能耗极限的估算，且估算过程简单易行，不受数字电路本身的工艺、材料等因素的影响。

技术特征：

1.一种数字电路能耗极限估算方法，其特征在于，所述数字电路包括至少一个逻辑门；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待估算数字电路中每个所述逻辑门中计算单元的第一输入概率分布，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取待估算数字电路中每个所述逻辑门中计算单元的第一输出概率分布，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第一输入概率分布和预设条件，确定每个所述逻辑门中所述计算单元的第二输入概率分布和第二输出概率分布，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前言交叉理论包括兰道尔原理和失配原理；基于所述第一输入概率分布、所述第一输出概率分布、所述第二输入概率分布和所述第二输出概率分布，经过前言交叉理论，确定每个所述逻辑门的能耗极限，包括：

6.一种数字电路能耗极限估算装置，其特征在于，所述数字电路包括至少一个逻辑门；所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块，包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，还包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机执行如权利要求1至5任一项所述的数字电路能耗极限估算方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器通过执行所述计算机程序，从而执行如权利要求1至5任一项所述的数字电路能耗极限估算方法。

技术总结
本发明公开了一种数字电路能耗极限估算方法、装置及电子设备，所述数字电路包括至少一个逻辑门。本发明根据前言交叉理论，并通过分析逻辑门的输入状态与输出状态的概率分布，计算逻辑门的能耗极限，进一步，数字电路是由逻辑门组成，因此，通过计算得到的每个逻辑门的能耗极限即可以估算得到数字电路的能耗极限。通过实施本发明，实现了对数字电路能耗极限的估算，且估算过程简单易行，不受数字电路本身的工艺、材料等因素的影响。

技术研发人员：邝家月,毛江,王宇庭,沈阳武,何立夫,刘畅,任家朋,张宸
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13