量子细胞自动机(QCA)逻辑电路设计

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CMOS技术的飞速发展，电路的集成度在不断提高，器件尺寸已达纳米级。但是随着CMOS器件的不断减小，问题也就随之产生。由于集成度提高，因而产生大量的热，而噪声和金属连线处的电迁移也使器件的性能下降。为了解决CMOS的技术瓶颈，Lent等于1993年提出了量子细胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata，QCA)。
　　本文首先介绍了国内外QCA研究的背景、现状和研究意义。阐述了二值QCA细胞的基本结构、工作原理、性能特性。基于QCA的基本工作原理，分析了线、择多门、非门的基本电路结构，在此基础上设计了二值QCA的与门、或门电路。从逻辑结构上分析了异或门的逻辑功能，在此基础上设计出了QCA异或电路。并基于能量最低原理，采用半经典理论对QCA线、基本逻辑器件与或非门和异或电路进行了Matlab仿真，采用遗传算法可以大大减少仿真的次数和时间，仿真结果证明了QCA电路设计的正确性。
　　结果表明，设计的QCA异或电路大大简化了此前QCA异或电路的结构，采用Matlab对QCA电路仿真也是一种创新的方法，将遗传算法应用到QCA电路仿真也是本论文的一个重要且有益的尝试。
　　按照二值逻辑的研究思路，设计了三值QCA基本逻辑门电路，结果表明，三值逻辑电路并不是二值逻辑电路的简单推演，三值领域的QCA器件的设计并不能完全照搬二值领域的设计规则，有待于研发更好更完备的三值QCA电路设计理论来指导三值逻辑电路的设计，本论文在这些方面做了一些有益的探索。

著录项

作者
吴红梅;
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作者单位

浙江工业大学;

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授予单位浙江工业大学;
学科电子与通信工程
授予学位硕士
导师姓名应时彦;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类自动机理论;
关键词
量子细胞自动机; 遗传算法; 逻辑门电路;

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