本發(fā)明公開(kāi)一種異步脈沖傳遞阻塞單元，包括數(shù)據(jù)輸入端口，用于輸入脈沖信號(hào)；復(fù)位輸入端口，用于輸入復(fù)位信號(hào)；可復(fù)位D觸發(fā)器，包括輸入端口、時(shí)鐘端口、復(fù)位端口及輸出端口；異或門(mén)，包括第一輸入端口、第二輸入端口、時(shí)鐘端口及輸出端口；第一分支模塊；第二分支模塊；第三分支模塊；第一延遲模塊，電性連接第一分支模塊與可復(fù)位D觸發(fā)器的輸入端口；第二延遲模塊，電性連接第三分支模塊與異或門(mén)的時(shí)鐘端口；數(shù)據(jù)輸出端口，用于輸出脈沖信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超導(dǎo)數(shù)字集成電路技術(shù)，尤其涉及一種異步脈沖傳遞阻塞單元及其控制方法、超導(dǎo)單磁通量子電路。

背景技術(shù)

超導(dǎo)單磁通量子(single flux quantum，SFQ)電路技術(shù)以其低功耗和超高速被認(rèn)為是下一代的數(shù)字電路技術(shù)替代技術(shù)之一。目前的超導(dǎo)SFQ電路中大量單元在啟動(dòng)時(shí)需要進(jìn)行初始化操作，一般采用的初始化信號(hào)的輸入為系統(tǒng)的全局時(shí)鐘信號(hào)，而元件初始化所需的信號(hào)為單個(gè)脈沖，若使用時(shí)鐘信號(hào)的連續(xù)脈沖，則會(huì)造成元件的反復(fù)啟動(dòng)。在現(xiàn)有的方案中，初始化的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)在需要初始化的元件上增加額外引腳來(lái)進(jìn)行，這樣會(huì)浪費(fèi)額外的引腳。

受到超導(dǎo)SFQ電路物理特性的限制，同步電路設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘漂移、時(shí)鐘樹(shù)負(fù)載問(wèn)題更加嚴(yán)重。而使用握手協(xié)議的異步邏輯電路，由于其無(wú)需時(shí)鐘、延遲不敏感的特點(diǎn)，使得其在超導(dǎo)SFQ電路設(shè)計(jì)上擁有了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在異步邏輯電路中，由于沒(méi)有全局時(shí)鐘，各單元之間只能通過(guò)握手協(xié)議保持正確的時(shí)序。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的正確處理，以異步邏輯方式連接的兩單元之間一般需要請(qǐng)求(Req)和應(yīng)答(Ack)一對(duì)信號(hào)線進(jìn)行連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確發(fā)送與處理。目前，在異步電路中常使用Muller-C單元所構(gòu)成的Muller流水線來(lái)作為控制電路的主體。此種設(shè)計(jì)的問(wèn)題在于，Muller流水線工作時(shí)會(huì)在鎖存器之間產(chǎn)生被稱(chēng)為“氣泡”的無(wú)用數(shù)據(jù)，造成一定程度上的浪費(fèi)。

綜上，現(xiàn)有超導(dǎo)SFQ電路技術(shù)中，一般是通過(guò)增加額外引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)初始化，缺少生成初始化信號(hào)的泛用子單元；異步邏輯下的握手過(guò)程，由Muller-C流水線來(lái)完成，Muller-C流水線工作產(chǎn)生的無(wú)用數(shù)據(jù)所占據(jù)的鎖存器浪費(fèi)了超導(dǎo)SFQ電路中寶貴的面積資源。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提出一種異步脈沖傳遞阻塞單元及其控制方法、超導(dǎo)單磁通量子電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種異步脈沖傳遞阻塞單元，其包括：數(shù)據(jù)輸入端口，用于輸入脈沖信號(hào)；復(fù)位輸入端口，用于輸入復(fù)位信號(hào)；可復(fù)位D觸發(fā)器，包括輸入端口、時(shí)鐘端口、復(fù)位端口及輸出端口；異或門(mén)，包括第一輸入端口、第二輸入端口、時(shí)鐘端口及輸出端口；第一分支模塊；第二分支模塊；第三分支模塊；第一延遲模塊，電性連接第一分支模塊與可復(fù)位D觸發(fā)器的輸入端口；第二延遲模塊，電性連接第三分支模塊與異或門(mén)的時(shí)鐘端口；數(shù)據(jù)輸出端口，用于輸出脈沖信號(hào)；其中，可復(fù)位D觸發(fā)器的復(fù)位端口電性連接復(fù)位輸入端口，第一分支模塊分別電性連接數(shù)據(jù)輸入端口、第二分支模塊及可復(fù)位D觸發(fā)器的輸入端口，第二分支模塊分別電性連接第一分支模塊、第三分支模塊及可復(fù)位D觸發(fā)器的時(shí)鐘端口，第三分支模塊分別電性連接第二分支模塊、異或門(mén)的第一輸入端口及時(shí)鐘端口，可復(fù)位D觸發(fā)器的輸出端口電性連接異或門(mén)的第二輸入端口，異或門(mén)的輸出端口電性連接數(shù)據(jù)輸出端口。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種異步脈沖傳遞阻塞單元的控制方法，其包括：

由數(shù)據(jù)輸入端口輸入脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)分別經(jīng)由第一分支模塊及第二分支模塊傳輸至可復(fù)位D觸發(fā)器的時(shí)鐘端口、經(jīng)由第一分支模塊、第二分支模塊及第三分支模塊傳輸至異或門(mén)的第一輸入端口，脈沖信號(hào)啟動(dòng)可復(fù)位D觸發(fā)器并通過(guò)其輸出端口輸出低電平信號(hào)至異或門(mén)的第二輸入端口；

脈沖信號(hào)經(jīng)由第一分支模塊及第一延遲模塊傳輸至可復(fù)位D觸發(fā)器的輸入端口，根據(jù)脈沖信號(hào)可復(fù)位D觸發(fā)器由0狀態(tài)轉(zhuǎn)為1狀態(tài)；

脈沖信號(hào)經(jīng)由第一分支模塊、第二分支模塊、第三分支模塊及第二延遲模塊傳輸至異或門(mén)的時(shí)鐘端口，脈沖信號(hào)啟動(dòng)異或門(mén)并通過(guò)其輸出端口輸出脈沖信號(hào)至數(shù)據(jù)輸出端口。