面向可逆逻辑综合的q-m算法并行设计与基于cuda的实现

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1、面向可逆逻辑综合的Q．M算法并行设计与基于CUDA的实现学校代码：10255学号：211053面向可逆逻辑综合的Q—M算法并行设计与基于CUDA的实现OnParallelDesignofQ—MAlgorithmandItsCUDA-basedImplementationforReversibleLogicSynthesis学院：信息科学与技术学院专业：信号与信息处理姓名：杨欢导师：赵曙光答辩日期：2014年02月25El面向可逆逻辑综合的Q-M算法并行设计与基于CUDA的实现东华大学学位论文原创性声明惘Y删2删50㈣6'tS't本人郑重声明：我

2、恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：习易菇趸日期：五衫年年砂月≯f日面向可逆逻辑综合的Q．M算法并行设计与基于CUDA的实现东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本

3、人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密学位论文作者签名：7沏c次日期：研年胡羽指导教师签名：型婆杰日期：浒z月题目摘要面向可逆逻辑综合的Q—M算法并行设计与基于CUDA的实现可逆逻辑是一个新兴的研究领域，对研发和实现超低功耗IC和量子计算机具有重要的理论意义和应用前景。目前，可逆逻辑的综合、优化、实现、应用等方面有许多问题需要解决，显著提高可逆逻辑综合算法的胜任规模和优化程度是一个亟待解决的基础性瓶颈问

4、题。移植和改进成熟的常规(非可逆)逻辑综合、优化算法，例如Quine．McCluskey算法(简称Q．M算法)，可能是较好地解决上述问题的有效途径之一。利用并行计算技术也可以有效地缓解甚至解决上述问题。GPU(GraphicProcessingUnits，图形处理器)拥有很多并行处理的架构优势，较适合进行较大规模的并行计算实现算法加速，因而受到了国内外的广泛关注和研究。基于新型NVIDIA显卡的CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture，统一计算设备架构)是目前开发、应用最为广泛的GPU通用并行计算架构。本文以显

5、著提高可逆逻辑综合的胜任规模和优化程度为目标，研究了Q—M算法的移植、改进、并行化和基于CUDA的编程。主要做了以下几个方面的工作：摘要首先，本文简要介绍了Q．M算法的原理和要点，提出、分析和论证了针对可逆逻辑的特点，移植和改进Q．M算法的基本思路和具体方法，并通过设计实例初步验证了上述移植、改进方法的可行性和有效性。其次，本文介绍了CUDA的基础知识和开发要点，提出了基于CUDA平台将Q．M移植算法并行化实现的思路和方法，并进行了具体的编程实现。希望本文的工作对于常规算法面向可逆逻辑综合、优化的移植、改进以及并行化编程和实现，具有一定的参考价

6、值。关键词：可逆逻辑综合，Q．M算法，统一计算设备架构，并行计算ABSTRACTONPARALLELDESIGNOFQ-MALGORITHMANDITSCUDA．BASEDIMPLEMENTATIoNFoRREVERSIBLELOGICSYNTHESISReversiblelogicisanewresearcharea，whichhasimportanttheoreticalsignificanceandapplicationprospectsinresearch，developmentandrealizationofultra—low-pow

7、erICsandquantumcomputers．Currently,therearemanyproblemstobesolvedinthereversiblelogicsynthesis，optimization，implementation，application，etc，anditisfundamentaltosignificantlyimprovethescaleandoptimizationdegreeofreversiblelogicsynthesisalgorithm．Transplantationandimprovementof

8、matureconventional(irreversible)logicsynthesis，optimizationalgorithms，sucha