基于BDD的双逻辑面积优化技术

• 作 者: 张骏立
• 机 构: 宁波大学
• 出 处: 宁波大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 双逻辑 面积优化 数字逻辑电路 二元决策图

数字逻辑电路既可以采用基于“AND/OR/NOT”运算的传统布尔(Traditional Boolean，TB)逻辑来实现，也可以采用基于“AND/XOR”运算的Reed-Muller(RM)逻辑来实现。事实上，大多数电路本身就是 TB逻辑和 RM逻辑混合体，即大多数逻辑函数在 TB/RM双逻辑下实现会获得更好的结果。然而，目前几乎所有的EDA工具均基于 TB逻辑发展而来，这意味着利用现有的EDA工具，不能保证最大程度的优化。因此，发展基于双逻辑的综合和优化方法可弥补现有方法的不足。　　目前，对双逻辑综合的理论和方法的研究仍处于起步阶段。二元决策图(Binary Decision Diagram,BDD)是一种能够高效表达逻辑函数的方法。由于其结构简洁，表示直观，并且与电路一一对应的特点，被学术界和工业界广泛应用于解决优化问题。本文提出了基于 BDD实现的门级图形表示方法 AXIG以及其在双逻辑综合中的应用，并提出了一种基于 AXIG的双逻辑面积最小化方法：　　(1) AXIG及其在双逻辑中的应用：针对现有基于 BDD的双逻辑探测和划分方法的缺陷，在 ROBDD的基础上，提出了一种双逻辑门级图形表示方法AXIG(AND/XOR/INV Graph)，实现了双逻辑在同一数据结构下的表示。首先从逻辑函数的ROBDD形式出发，根据 BDD的结构特点对 ROBDD进行基于代数分解和布尔分解的切割，通过迭代切割过程将 ROBDD分解为单变量的形式，进而得到逻辑函数的AXIG表示形式。相较其他逻辑表示方法，AXIG在双逻辑综合和优化过程存在明显的优势。　　(2)基于AXIG的双逻辑面积优化方法：对逻辑函数的AXIG形式，进一步进行门级双逻辑优化。将逻辑函数的AXIG形式划分成分别适合TB逻辑和适合RM逻辑实现的两部分，再进行逻辑优化，最终获得总体的逻辑函数面积优化效果。实验结果表明，与现有的ABC、BDS等逻辑综合工具相比，本方法有一定优势。