多级XNOR/OR电路逻辑综合及最佳极性搜索

Reed-Muller(RM) logic based synthesis and optimization is becoming an increasingly important part of the integrated circuit (IC) design, in which multi-objective polarity optimization on large-scale multi-level circuits are the most improtant and difficult part. This project will be carried out along two directions: multi-level logic synthesis and best polarity searching, so as to enrich the optimization theory and methods on RM logic circuits. The main contents are as follows: mathematical modeling for multi-level XNOR/OR circuit optimization, polarity converting of multi-level XNOR/OR circuits, multi-level logic synthesis on XNOR/OR circuits and best polarity searching of multi-level XNOR/OR circuits. As output of the optimization, the best polarity of the target circuit, together with the synthesised multi-level XNOR/OR circuit will be provided. Characteristics and distribution of the best polarity of XNOR/OR circuits will be analyzed based on experimental data of MCNC or ISCAS Benchmarks. The final optimization scheme and conclusions obtained can be used by IC designers in multi-level circuit designing. The results can be used to perfect the integrated circuit CAD tools, and to contribute effectively to development of IC automation design technology.

Reed-Muller(RM)逻辑电路优化在集成电路(IC)设计领域占有越来越重要的地位，大规模多级电路多目标极性优化是RM逻辑优化的主要目标和难点所在。本项目以完善RM逻辑优化理论和方法为目的，从多级逻辑综合和最佳极性搜索两方面开展XNOR/OR电路优化研究。主要内容包括：多级XNOR/OR电路数学建模；多级XNOR/OR电路极性转换；多级XNOR/OR电路逻辑综合；多级XNOR/OR电路极性搜索。研究结果以目标电路的最佳极性以及综合优化的多级XNOR/OR电路结构为输出形式，并基于MCNC或ISCAS基准电路测试数据，分析总结电路的综合优化最佳极性分布特点和规律，为IC设计者提供多级电路设计的理论依据和技术支持，同时进一步完善集成电路CAD工具，促进IC自动化设计技术的发展。

Reed-Muller(RM)逻辑电路优化正在引起集成电路设计领域越来越多的研究者和电路综合设计者的关注，其中电路的多级多目标极性优化是RM逻辑优化的难点之一。本项研究的主要任务是通过极性优化的方式寻找结构最优的多级电路结构，实现XNOR/OR形式为代表的RM逻辑电路的面积、功耗和延时的综合优化。此外，项目研究中增加了对电路优化前后功能一致性的考虑，以保证电路结构优化前后实现相同的函数功能。研究内容包括：极性优化数学建模、极性转换和多级逻辑分解、多目标极性优化和电路逻辑等效性检测。研究成果主要包括：建立了混合极性XNOR/OR电路和三值固定极性电路的面积和功耗估计模型以及多目标优化数学模型；提出了低功耗多级XNOR/OR电路分解算法和极性转换算法；建立了多目标、多策略最佳极性搜索算法；提出了一种逻辑电路等效性检测算法。课题组根据本项目研究结果已在国内外期刊发表学术论文7篇，在国内会议上交流学术论文4篇；申请发明专利3项，其中1项获授权。以本项研究成果作为部分支撑材料，课题组已获浙江省科学技术奖二等奖和宁波市科技进步奖一等奖各1项。研究成果涉及相关理论和技术具有明确的应用价值，本项研究所提相关算法或技术既可嵌入CAD工具，也可作为独立的工具，供数字集成电路研究或设计人员使用。