基于細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的邏輯函數(shù)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近幾十年來，混沌、細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、分形等非線性系統(tǒng)的研究得到了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。由于非線性系統(tǒng)狀態(tài)演化具有很強的非線性特征和豐富的動態(tài)模式，其在構(gòu)建靈活、可重構(gòu)的邏輯門電路中具有獨特的優(yōu)勢。動態(tài)邏輯門就是邏輯門在外部控制信號的作用下門的功能發(fā)生相應(yīng)的改變，這種邏輯門的動態(tài)特性可以用來構(gòu)建更為靈活的動態(tài)可重構(gòu)的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。
　　本文首先研究了采用非耦合細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)造邏輯門的基本原理，設(shè)計了14種不同的邏輯門電路，并通過模板參

2、數(shù)的控制實現(xiàn)了單個細(xì)胞可在不同的邏輯運算功能之間靈活地轉(zhuǎn)換。同混沌計算相比，由于細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊間的連線少和空間不變性使其更易于用超大規(guī)模集成電路(VLSI)實現(xiàn)，因此細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在新型的可重構(gòu)集成電路設(shè)計與制造方面具有明顯的優(yōu)勢。本文設(shè)計的模板參數(shù)可以使系統(tǒng)不受初始條件的限制而達(dá)到相應(yīng)的功能，同基于混沌系統(tǒng)的邏輯門相比，細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能更適合用來構(gòu)造動態(tài)邏輯門。
　　基于大量布爾函數(shù)是線性不可分的，本文提出了一種適用于非耦合細(xì)胞

3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的線性不可分布爾函數(shù)的分解算法，即不利用“異或”或“同或”邏輯參與函數(shù)的分解，僅采用本身就是線性可分的與/或邏輯?；谠摲纸馑惴?，設(shè)計實現(xiàn)了一個典型的組合邏輯功能電路——BCD七段顯示譯碼器。
　　論文還對如何利用通用細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的任意布爾函數(shù)進(jìn)行了討論。通過將標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)公式中的偏移量改進(jìn)為全絕對值的形式，可實現(xiàn)線性不可分布爾函數(shù)。從而實現(xiàn)了非耦合細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不能實現(xiàn)的邏輯“同或”和邏輯“異或”運算，完成了利用一個細(xì)

4、胞實現(xiàn)全部16種邏輯門功能的設(shè)計。
　　論文最后提出了基于全部16種兩輸入布爾函數(shù)來實現(xiàn)組合電路進(jìn)化設(shè)計，將細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融入到進(jìn)化中，擴(kuò)充了群體的多樣性，進(jìn)化得到的一位全加器和二位全加器均達(dá)到了最佳結(jié)果。
　　綜上所述，本文在利用細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)動態(tài)邏輯門的基礎(chǔ)上研究了利用細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)布爾函數(shù)，并給出了方法和電路實現(xiàn)。所給出的方法物理意義明確、電路簡化、易于理解，為用超大規(guī)模集成電路實現(xiàn)細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)打下基礎(chǔ)，對可重構(gòu)芯片