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龍圖騰網(wǎng)恭喜寧波大學申請的專利一種多級MPRM邏輯電路功耗優(yōu)化方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN114925640B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-13發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202210414539.6，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/337；該發(fā)明授權(quán)一種多級MPRM邏輯電路功耗優(yōu)化方法是由儲著飛;趙子豪設(shè)計研發(fā)完成，并于2022-04-20向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種多級MPRM邏輯電路功耗優(yōu)化方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種多級MPRM邏輯電路功耗優(yōu)化方法，通過列表法和onset法改變邏輯網(wǎng)絡(luò)布局與節(jié)點順序，在保證邏輯網(wǎng)絡(luò)功能不變的前提下，可以有效降低高度優(yōu)化后的多級MPRM邏輯電路的功耗。由于結(jié)合了先進的切割算法，本發(fā)明方法對大面積電路也有著較好的優(yōu)化效率。對EPFL和MCNC測試集實驗結(jié)果表明，與原電路相比本文算法的平均功耗優(yōu)化率達到27.87%和32.44%。與二級MPRM功耗優(yōu)化算法相比，平均面積優(yōu)化率為4.04%，平均功耗優(yōu)化率達到2.74%。本發(fā)明為多級MPRM邏輯電路的功耗優(yōu)化提供了新的研究思路：既為減少多級MPRM功耗提供新的方法，又有效減少了集成電路設(shè)計時的成本，對電子設(shè)計自動化具有較強的理論意義和實踐意義。

本發(fā)明授權(quán)一種多級MPRM邏輯電路功耗優(yōu)化方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種多級MPRM邏輯電路功耗優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、以待優(yōu)化的多級MPRM邏輯電路作為輸入電路，基于動態(tài)邏輯功耗關(guān)系式評估出輸入電路的總功耗E，其中，prva為輸入電路中的節(jié)點va的跳變概率，N為輸入電路中的節(jié)點總數(shù)，N≥1，k為固定系數(shù)，令k＝1；對于輸入電路中的AND邏輯節(jié)點va1，其跳變概率計算公式為prva1＝prxa1prya1，其中prxa1、prya1分別為邏輯節(jié)點va1的輸入；對于輸入電路中的XOR邏輯節(jié)點va2，其跳變概率計算公式為prva2＝prxa2+prya2-2prxa2prya2，其中prxa2、prya2分別為邏輯節(jié)點va2的輸入；步驟2、定義一種子電路作為割集，割集同時滿足以下兩個條件：1任何從電路的輸入節(jié)點到割集的輸出節(jié)點的路徑需要經(jīng)過割集的至少一個節(jié)點；2除割集的輸入節(jié)點外，其他節(jié)點的輸出均在割集中；搜尋輸入電路中符合上述兩個條件的割集，記為割集C；基于步驟1中的動態(tài)邏輯功耗關(guān)系式評估出割集C的功耗，并記為E1；步驟3、對割集C進行功耗優(yōu)化，具體步驟如下：步驟3-1、對于割集C中的連續(xù)AND邏輯門：步驟3-1-1、將連續(xù)AND邏輯門中輸入節(jié)點按跳變概率從小到大排列，得到節(jié)點序列A1；步驟3-1-2、對于節(jié)點序列A1中跳變概率最小的兩個節(jié)點，按步驟1中AND邏輯節(jié)點跳變概率計算公式計算其跳變概率并得到新節(jié)點，將這兩個節(jié)點從節(jié)點序列A1中刪除，并將新節(jié)點按計算得到的跳變概率的大小排入節(jié)點序列A1；步驟3-1-3、重復步驟3-1-2，直到節(jié)點序列A1中只剩下一個節(jié)點；步驟3-2、對于割集C中的連續(xù)XOR邏輯門：步驟3-2-1、將連續(xù)XOR邏輯門中輸入節(jié)點按跳變概率從小到大排列，得到節(jié)點序列A2；步驟3-2-2、對于節(jié)點序列A2中跳變概率大于0.5的節(jié)點中跳變概率最大和最小的兩個節(jié)點，按步驟1中XOR邏輯節(jié)點跳變概率計算公式計算其跳變概率并得到新節(jié)點，將這兩個節(jié)點從節(jié)點序列A2中刪除，將新節(jié)點按計算得到的跳變概率的大小排入節(jié)點序列A2；步驟3-2-3、重復步驟3-2-2，直到節(jié)點序列A2中跳變概率大于0.5的節(jié)點的數(shù)量小于或等于1；步驟3-2-4、對于節(jié)點序列A2中跳變概率最小的兩個節(jié)點，按步驟1中XOR邏輯節(jié)點跳變概率計算公式計算其跳變概率并得到新節(jié)點，將這兩個節(jié)點從節(jié)點序列A2中刪除，并將新節(jié)點按計算得到的跳變概率的大小排入節(jié)點序列A2；步驟3-2-5、重復步驟3-2-4，直到節(jié)點序列A2中只剩下一個節(jié)點；步驟4、具有n個輸入變量的MPRM存在n位三進制數(shù)極性P，將該n位三進制數(shù)極性P中第k位的極性記為Pk，其中0≤k＜n，n≥1，Pk決定了MPRM中各輸入變量xk的表現(xiàn)形式：當Pk＝0時，允許輸入變量xk以正變量形式出現(xiàn)或不出現(xiàn)；當Pk＝1時，允許輸入變量xk以反變量形式出現(xiàn)或不出現(xiàn)；當Pk＝2時，允許輸入變量xk以正變量或反變量形式出現(xiàn)；由于不同極性的MPRM邏輯電路的繁簡不同，基于列表法，遍歷割集C對應的子電路的所有極性，尋找功耗最優(yōu)的二級MPRM，具體步驟如下：步驟4-1、讀取具有n個輸入變量的割集C的真值表，將其展開成極性P＝3n-1的二級MPRM函數(shù)，并將其轉(zhuǎn)化為初始列表L0，其中初始列表L0的表欄為極性P，列表內(nèi)容i由{0,1}表示；當初始列表L0中第k列的極性Pk＝0時，列表內(nèi)容i為0表示輸入變量xk不出現(xiàn)，列表內(nèi)容i為1表示輸入變量xk以正變量形式出現(xiàn)；當初始列表L0中第k列的極性Pk＝1時，列表內(nèi)容i為0表示輸入變量xk不出現(xiàn)，列表內(nèi)容i為1表示輸入變量xk以反變量形式出現(xiàn)；當初始列表L0中第k列的極性Pk＝2時，列表內(nèi)容i為0表示輸入變量xk以反變量形式出現(xiàn)，列表內(nèi)容i為1表示輸入變量xk以正變量形式出現(xiàn)；初始化目標極性P＝0；步驟4-2、初始化k＝n-1，此時初始列表L0即為當前列表L；步驟4-3、若Pk＝2，則轉(zhuǎn)至步驟4-5；若Pk＝0則將當前列表L中第k列i＝0的行提取出來生成臨時列表L′，并使臨時列表L′中第k列的i＝1，轉(zhuǎn)至步驟4-4；若Pk＝1則將當前列表L中第k列i＝1的行提取出來生成臨時列表L′，并使臨時列表L′中第k列的i＝0，轉(zhuǎn)至步驟4-4；步驟4-4、將當前列表L中的與臨時列表L′中內(nèi)容相同的行刪去，并將臨時列表L′中的與當前列表L中內(nèi)容不同的行加入當前列表L，若當前列表L中第k列的極性Pk＝1，則將第k列的內(nèi)容i取反，轉(zhuǎn)至步驟4-5；步驟4-5、令k＝k-1，若k≥0，則轉(zhuǎn)至步驟4-3，否則轉(zhuǎn)至步驟4-6；步驟4-6、對當前列表L對應的二級MPRM通過步驟3進行功耗優(yōu)化，記錄功耗；令P＝P+1，若P＜n3，則轉(zhuǎn)至步驟4-2，否則轉(zhuǎn)至步驟4-7；步驟4-7、比較所有極性的割集C對應的子電路的功耗，將最小功耗記為E2，與E2對應的二級MPRM表達式即為功耗最優(yōu)的二級MPRM；步驟5、通過onset法，將極性為0的二級MPRM轉(zhuǎn)化為多級MPRM，并優(yōu)化其功耗，具體步驟如下：步驟5-1、將極性為0的二級MPRM轉(zhuǎn)化為onset列表T，onset列表T的表欄為變量序號，列表每行的內(nèi)容為極性為0的二級MPRM表達式的各個AND項，由j＝0,1表示，列表每行的內(nèi)容為0表示輸入變量xk出現(xiàn)，列表每行的內(nèi)容為1表示輸入變量xk不出現(xiàn)，行與行之間為XOR關(guān)系，列與列之間為AND關(guān)系；由于AND邏輯和XOR邏輯滿足交換律，故onset法的行列交換不影響其本質(zhì)；由于AND邏輯和XOR邏輯滿足結(jié)合律，故onset法的行列提取不影響其本質(zhì)；步驟5-2、若onset列表T中某列內(nèi)容均相同，則提取該列，其在本質(zhì)上看成： 記錄提取后剩余的列表為當前onset列表T′；步驟5-3、不斷調(diào)整當前onset列表T′的行列，尋找面積最大的內(nèi)容全為1的矩形子表ST1，將當前onset列表T′分解為：矩形子表ST1、矩形子表ST1對應的行的剩余子表ST12、剩余行所形成的子表ST2，將ST12代替當前onset列表T′，將ST2存入寄存器；步驟5-4、若當前onset列表T′中各行內(nèi)只有一個j＝1，或當前onset列表T′只剩一行，則將寄存器中剩余的子表代替當前onset列表T′，并轉(zhuǎn)至步驟5-2；若寄存器中無子表則onset列表優(yōu)化完成，轉(zhuǎn)至步驟5-5；步驟5-5、將優(yōu)化后的onset列表轉(zhuǎn)化為多級MPRM表達式，并利用步驟3對多級MPRM進行功耗優(yōu)化，記錄功耗為E3以及與E3對應的多級MPRM表達式；步驟6、比較功耗E1、E2、E3，將三者中最小值對應的MPRM表達式代替割集C并入輸入電路；若三者中有二者的功耗值相對較小且相同，則選擇這二者對應的門電路數(shù)量最少的MPRM表達式代替割集C并入輸入電路；若三者的功耗值相同，則選擇這三者對應的門電路數(shù)量最少的MPRM表達式代替割集C并入輸入電路；若三者的功耗值和對應的門電路數(shù)量均相同，則任選一者對應的門電路數(shù)量最少的MPRM表達式代替割集C并入輸入電路；步驟7、重復步驟2～步驟6，直至輸入電路中找不到任何割集，即完成對多級MPRM邏輯電路的功耗優(yōu)化。

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