技術領域

本發明設計使用三值可逆邏輯門構造出一位三值可逆全加器，并在此基礎上將上述可逆全加器級聯，構造出四位三值可逆全加器。

背景技術

可逆計算是一種計算模型，其計算過程中不存在信息及能量的丟失。隨著信息技術的發展，芯片的集成度越來越高，所產生的熱量最終將達到芯片所能承受的極限；另一方面芯片功能也會受到量子效應的干擾，這些問題將成為嚴重制約硅芯片發展的瓶頸。芯片熱量的產生一部分是來自于技術、工藝和材料的原因，另一部分則是由邏輯上的不可逆計算造成的。1961年，Landauer在其論文中指出，不可逆計算每一次運算都會引起比特位的丟失，而每丟失一比特信息就會有kTln2(大約3????????????????????????????????????????????????10^-21J)熱量散發(其中k是Boltzmann常量，T是熱力學溫度)。這種熱量的散發對于每一個信息位看起來很小，但是隨著芯片的集成度越來越高也不可以忽略不計。1973年，Bennett提出并證明了可逆計算在邏輯上是可行的?？赡嬗嬎阍谡麄€計算的過程中都是可逆的，即由計算中的任何一個中間狀態可以反演算回它的前一個狀態或者最初狀態?？赡嬗嬎阌捎跊]有比特位的丟失，可以很好的解決由比特位丟失引起的熱量散發的問題，從而大大降低計算機邏輯上的能耗，而不可逆計算無法做到這點。

可逆邏輯綜合是可逆計算的重要組成部分?？赡孢壿嬀C合，就是用給定的可逆門和可逆網絡的約束條件及限制等，通過某種算法，將可逆邏輯門級聯，實現所需要的可逆邏輯網絡。可逆邏輯綜合使用的基本可逆邏輯門與經典的非可逆邏輯綜合使用的邏輯門有著根本的不同?？赡孢壿嬀C合研究包括可逆邏輯綜合算法設計、最小實現代價問題、減少垃圾信息位以及擴大可逆網絡規模設計問題等?？赡孢壿嬀C合作為新興的研究領域在低功耗電路設計、量子計算、納米技術、DNA計算等現代技術領域有著重要的應用。

目前關于可逆邏輯綜合等研究大都是在布爾邏輯(二值邏輯)基礎上的。傳統的邏輯演算是二值的，即對于任何命題都只有兩個可能的真值：邏輯“真”或邏輯“假”。在二值可逆邏輯中，一般用?“0”表示邏輯“假”，“1”表示邏輯“真”。

但實際上，對諸如未來偶然命題使用這種邏輯是無法解決的，波蘭邏輯學家和哲學家揚·武卡謝維奇在1920年開始建立了多值邏輯系統，使用了第三值可能來處理亞里士多德的海戰悖論：“明日有海戰”。在該命題當時并不知道明日是否有海戰，所以該命題既不是真的，也不是假的，而是真假未知的。所以一個命題可以是三值的。研究這類命題之間邏輯關系的理論，即為三值邏輯。三值邏輯是研究多值邏輯的基礎。

三值可逆邏輯存在三個不同的邏輯值，可以用“0”、“1”和“2”表示。三值可逆邏輯以可逆計算和三值邏輯為基礎，是研究多值可逆邏輯的基礎?？赡嬗嬎銖睦碚撋峡梢院芎玫慕鉀Q由比特位丟失引起的熱能散發的問題，從而大大降低計算機的邏輯上的能耗^[6]；而三值可逆邏輯保持了二值可逆邏輯的可逆性，在運算的過程中不存在信息量的丟失，其三值邏輯的結構形式比二值邏輯豐富，可以很好的解決二值邏輯中不易解決的問題。三值可逆邏輯具有一些二值可逆邏輯沒有的特點，對研究多值可逆邏輯具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于三值可逆邏輯的全加器，支持八位三進制的數值在該可逆全加器上進行加法運算。

????本發明通過以下的技術方案實現的：