多级混合极性Reed-Muller逻辑电路功耗优化

针对多级混合极性Reed-Muller(MPRM)电路功耗优化问题,提出一种基于列表法和onset法的多级MPRM功耗优化算法.对于电路的各个割集,结合列表法和多输入AND/XOR门低功耗分解模型,遍历所有极性下的二级MPRM最优功耗函数;然后在二级MPRM函数的基础上,通过onset法得到多级MPRM函数,对其中的多输入AND/XOR门进行低功耗分解.在MCNC和EPFL测试集上的实验结果表明,与原电路相比,所提算法的平均功耗优化率达到49.90%和27.87%;与二级MPRM功耗优化算法相比,该算法的平均面积优化率为20.52%,平均功耗优化率达到21.24%.

基于相关性分离的逻辑电路敏感门定位算法

随着CMOS器件特征尺寸进入纳米量级,因高能粒子辐射等造成的电路失效问题日益严重,给电路可靠性带来严峻挑战。现阶段,准确评估集成电路可靠性,并以此为依据对电路进行容错加固,以提高电路系统可靠性变得刻不容缓。然而,由于逻辑电路中存在大量扇出重汇聚结构,由此引发的信号相关性导致可靠性评估与敏感单元定位面临困难。该文提出一种基于相关性分离的逻辑电路敏感门定位算法。先将电路划分为多个独立电路结构(ICS);以ICS为基本单元分析故障传播及信号相关性影响;再利用相关性分离后的电路模块和反向搜索算法精准定位逻辑电路敏感门单元;最后综合考虑面向输入向量空间的敏感门定位及针对性容错加固。实验结果表明,所提算法能准确、高效地定位逻辑电路敏感单元,适用于大规模及超大规模电路的可靠性评估与高效容错设计。

基于多端忆阻器的组合逻辑电路设计

微型忆阻器为大脑神经网络的发展提供了新的机遇,简单而精确的忆阻器可以提高各种神经网络和运算电路的性能。以传统二端忆阻模型为基础,通过引入控制端口,设计了一种多端忆阻器,使忆阻器在电路设计和应用中更加灵活实用。鉴于多端忆阻器的电阻由金属区、低电阻区和高电阻区三部分组成,采用三段分片线性法来分别拟合这三个区域。通过推导忆阻器的公式和工作原理,建立了该忆阻器的模型,并对所构建的电路进行了磁滞曲线与逻辑电路测试。仿真结果表明:构建的多端忆阻器能够产生符合忆阻特性的滞回曲线,并且实现了组合逻辑电路功能。由于搭建的忆阻器电路仅由MOS管构成,与传统忆阻逻辑电路相比,所使用的元件数量降低了63.9%。

模拟乒乓球运动的逻辑电路设计

阐述在数字逻辑电路实验教学中引入游戏电路设计。以模拟乒乓球游戏电路的设计为例,该游戏电路综合运用计数器、移位寄存器、锁存器等逻辑器件,利用按键模拟两位选手的乒乓球拍,利用发光二极管模拟乒乓球及其运动路径,A端与B端相互击球,数码管显示选手的当前得分,游戏难度可通过改变时钟电路的频率进行调节。

基于分群游走机制的灰狼优化算法的FPRM逻辑电路面积优化

针对基于XNOR/OR的固定极性Reed-Muller电路(FPRM)逻辑电路面积优化方法搜索最优解速度较慢,易陷入局部最优等问题,提出一种新的FPRM逻辑电路面积优化方法,利用基于分群游走机制的灰狼优化算法(GDGWO)搜索电路面积最小的FPRM电路.GDGWO在初始化种群后,采取“轮盘赌”选择算法选出合适的新群体头狼,以提高种群多样性;执行种群分裂机制,防止因原始种群陷入局部最优而降低算法的鲁棒性;在分群搜索开发过程中引入改进后的随机游走策略,使灰狼种群能够更快地包围猎物,提高算法的收敛速度.基于北卡罗来纳微电子中心Benchmark测试电路的实验结果表明,GDGWO与粒子群算法相比,电路面积优化率提升57.42%;与黑猩猩算法相比,提升41.94%;与原始灰狼优化算法相比,提升43.68%.

基于FPGA的数字逻辑电路实验教学改革

针对传统数字逻辑电路实验内容单一、关联度不够、应用性不强、难以激发学生创新思维的问题,基于集成电路专业特点及社会发展需要,探索新的实验教学方式:以实例为导向,设计常用基本功能模块,层层递进,构建系统性综合实验。通过由浅入深、由点及面到系统的实验,提升学生的知识理解能力和创新能力。

基于ISM分析法的高职院校电子技术基础教材分析——以时序逻辑电路为例

为了满足高职教育对高级技术应用型人才的需求,解决电子技术教学中的实际问题,科学、客观地分析教材显得尤为重要。分析教材有利于教师更加清晰地理解教材中各知识要素之间的联系,建立一个结构严谨的知识体系,并确保教学设计的正确性,提升教学效果。基于ISM分析法来分析《电子技术基础(第四版)》教材中“时序逻辑电路”这一章节的内容,在经过对知识要素进行一系列的提取和整合后,系统地梳理出各层级之间的关系,最终构建教学结构序列,为教师教学设计和课堂教学提供参考,取得更好的教学效果。

轨道车辆逻辑电路失效分析及预判方法

轨道车辆逻辑电路严格遵循故障导向安全的设计理念,当器件出现故障时会触发保护机制,禁止列车运行。为确保关键功能的可靠性及安全性,传统设计一般选用业绩成熟、性能稳定的铁路专用器件来搭建硬线电路,但仍会因动作频次、负载功率等因素而偶尔发生故障。为此,在梳理典型器件失效模式的基础上,深入研究逻辑电路通断瞬间的变化规律,并结合实际经验提出了一种简便易行的失效预判方法。该方法能提前识别隐患,避免因单点故障而影响列车运行。

基于Multisim的数字逻辑电路课堂教学改革浅析

数字逻辑电路课程涉及逻辑代数、半导体器件、电路分析等专业知识,注重工程应用,是一门理论与实践相结合的课程。为了提高学生学习的积极性,在数字逻辑电路理论课堂教学中辅以设计好的Multisim电路仿真实验,将抽象的理论知识用电路仿真的形式展示给学生看,让学生对知识点获得感性认识,加深学生对理论知识的理解,从而有效地提高了教学质量。

基于Reed-Muller量子可逆逻辑电路的综合快速算法

结合可逆逻辑电路综合的多种算法,提出了一种新颖高效的算法,自动构造正极性R eed-M u ller展开式(RM),在生成量子可逆逻辑电路的解空间树上,采用总体层次遍历,局部深度搜索,借鉴模板优化技术,构造限界函数快速删除无解或非最优解的分枝,优先探测RM中的因子,以极高的效率生成最优电路.

基于SMABC算法的FPRM逻辑电路面积优化

固定极性Reed-Muller(FPRM)逻辑电路面积优化是当前集成电路设计领域的研究热点。但现有FPRM逻辑电路面积优化方法存在优化效率低和优化效果差等问题。FPRM逻辑电路面积优化属于组合优化问题,提出一种自适应混合人工蜂群(SMABC)算法。所提算法在引领蜂搜索阶段引入细菌觅食算法中的细菌趋化行为,使引领蜂向靠近优秀蜜源的方向搜索,提高了所提算法的收敛速度;对跟随蜂的选择概率进行改进使其依据种群的变化自适应改变,提高了所提算法的全局搜索能力;对侦查蜂的转换条件进行改进,增加了侦查蜂在进化过程中的扰动幅度;且在进化过程中引入精英保留策略以提高种群质量。此外,提出一种基于SMABC算法的FPRM逻辑电路面积优化方法,所提方法收敛速度最快且面积优化率最高为54.62%,平均面积优化率为15.33%。

基于逻辑电路CD4066的数字水位控制器设计

太阳能热水器等家用设备供水控制需要使用水位控制器,但基于单片机或复杂计算机系统水位控制技术因为整体价格较高,在太阳能热水器等产品的应用上仍受到经济方面的限制。为此设计了一款基于逻辑电路CD4066的数字水位控制器,准确控制水箱水位,合理控制用水,达到节水目的。本装置利用水的电导性,连续全时段测量水位变化,把测量到的水位转换成相应的电信号,控制逻辑电路接收到该信号后,通过处理,实现水位显示、报警及自动控制等功能。与现有控制水位系统相比,本装置选用的芯片为常用芯片,系统造价低、控制效果好,有助于实现水资源的精细利用,具有广泛的应用场景。

思政教育融入《数字逻辑电路》课堂的探索

对《数字逻辑电路》课程进行简要阐述,探讨了将思政教育融入《数字逻辑电路》课堂的教学思路和教学方法,并就思政教育与《数字逻辑电路》不同模块教学内容如何结合提出建议,对于引导学生形成正确的价值观以及良好的思想道德修养具有重要意义。

“数字逻辑电路实验”课程教学改革与实践

针对当前“数字逻辑电路实验”课程中存在的以教师为主、以验证性实验为主的状况,结合专业特点和学生发展的实际需求,对该课程进行教学改革,以“创新综合性”设计实验取代“基础验证性”实验,从传统的以教师为中心的教学模式改为以学生为中心的教学模式,并在设计的基础上增设电路制作部分,在考核评估机制中增加了创意分和难度分值的占比,更好地激发了每名学生的学习积极性,提升了学生对“数字逻辑电路实验”课程的学习兴趣,达到了预期的改革目的。

大电路固定极性Reed-Muller逻辑快速转换算法

针对已有的列表技术在极性转换中只能解决中小规模电路的问题,提出一种基于不相交乘积项列表技术的快速转换算法.首先将待处理的逻辑函数表示为不相交乘积项之和形式;然后通过对已有的基于最大项的列表技术进行分析和改进,使得改进后的列表技术可以实现将逻辑函数从不相交乘积项的AND?OR形式向固定极性XNOR?OR形式的Reed-Muller逻辑转化.文中算法用C编程实现,并用MCNC标准电路进行测试.实验结果表明,该算法可以快速实现大电路的极性转换,并且具有运算速度对电路的输入变量数不敏感的特点.

电子技术课程教学设计与实施——以“组合逻辑电路分析与设计”为例

电子技术课程同时具有理论性和实践性,是一门实践性较强的技术基础课程。以“组合逻辑电路分析与设计”为例,介绍了教学内容、教学目标、教学组织过程、教学实施和教学反思等详细的教学设计方案,从课前自学、课中研学、课后拓学三重推进,展现了在电子技术课程中如何将思政教育贯穿教学全过程。

面向神经形态系统的忆阻逻辑电路综述与展望

神经形态系统泛指受脑启发、使用非冯诺依曼结构体系的新型信息处理系统,由于其高度的并行计算能力、极低的功耗和存算一体的特征,逐渐成为了人工智能领域的研究热点之一.其中,逻辑电路是神经形态计算硬件实现的基本计算单元,对于构建新型神经形态系统具有重要的意义.现有的应用于神经形态系统的逻辑电路大多由二极管、三极管等传统元器件或集成芯片组成,在尺寸、性能方面存在限制.具有纳米尺寸、电阻可变且非易失、耗能低等特性的忆阻器为构建面向神经形态系统中的逻辑电路提供了新的思路.基于此,本文对近年来的忆阻逻辑电路进行了详细的梳理和分析,基于电路中输入输出逻辑状态变量的不同,将其大致分为输入输出变量均为电阻(R-R型)电路、输入输出状态变量均为电压(V-V型)电路、输入输出状态变量为阻值和电压的组合(R-V型/V-R型)电路3类.同时,从组成部分、计算方式、逻辑状态变量、外围电路的复杂度、能量损耗、级联能力、延时性7个方面对3类忆阻逻辑电路进行全面的对比和分析,总结不同电路拓扑结构的忆阻逻辑电路的优缺点.进一步,整理分析了现有忆阻逻辑电路在联想记忆、情感计算、模式识别等领域的潜在应用.针对忆阻逻辑电路在操作复杂性和物理实现方面的缺陷,本文展望了忆阻逻辑电路的发展方向.最后,本文对忆阻逻辑电路及其在神经形态系统中的应用进行总结.

基于M-AFSA的MPRM逻辑电路面积优化

现有基于传统智能优化算法的MPRM电路面积优化算法存在效果差的问题。由于MPRM电路面积优化属于组合优化问题,先提出一种多策略协同进化人工鱼群算法(MAFSA),该算法引入基于反向学习的种群初始化策略,以提高种群多样性及初始种群解的质量;引入觅食与追尾交互性策略,以加强人工鱼个体之间的信息交流、提高所提算法的收敛速度;引入自适应扰动策略,以增加人工鱼个体位置变异的随机性、避免所提算法陷入局部最优。此外,提出一种MPRM逻辑电路面积优化方法,利用所提算法来搜索电路面积最小的最佳极性。基于北卡罗莱纳州微电子中心(MCNC)Benchmark电路的实验结果表明:与遗传算法相比,所提算法优化电路平均面积百分比最高为57.24%,平均为39.57%;与人工鱼群算法相比,所提算法优化电路平均面积百分比最高为33.53%,平均为14.54%;与改进的人工鱼群算法相比,所提算法优化电路平均面积百分比最高为30.25%,平均为13.86%。

虚拟仿真在数字逻辑电路实验教学中的应用

《数字电路与逻辑设计》是电子信息类专业重要的基础性课程之一,具有概念抽象和逻辑严密等特点。其中,课程中的组合逻辑电路和时序逻辑电路内容涉及的电路模块较多,具有一定的复杂性。因此,如何帮助学生加深对理论知识的理解,增强对数字电子线路设计的感性认识是数字逻辑电路课程面临的重要问题。基于此,以实验教学授课实例为例,借助Multisim,探讨了虚拟仿真在数字逻辑电路实验教学中的应用。

机械类专业“电工与电子技术”课程教学实践与探索--以“组合逻辑电路设计”章节中“三人表决器”的设计为例

随着信息化技术的高速发展,机械类专业“电工与电子技术”课程教学面临着多方面的挑战。基于此,课题组以机械设计制造及其自动化专业本科学生作为研究主体,从“电工与电子技术”课程进行切入,同时结合《教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》,挖掘该课程中的思政元素,采用“电工与电子技术”中的“组合逻辑电路设计”章节作为具体的教学案例,从课程介绍与定位、学情分析、具体教学实施、课程思政和课程总结等方面,阐述了如何在机械类专业中进行电类课程的教学实践。教学实践表明,将课程思政元素从多方面、多角度有机融入专业课程,将理论知识与工程实践紧密联系起来,配合模拟仿真实验和课后习题,激发了学生的学习兴趣,使其学习成绩稳步上升,增强了学生的社会责任感,帮助学生树立了正确的人生观,实现了学生能力培养和思政教育的有机统一,教学成果显著。