Qualitätsorientierte Synthese großer Funktionen in reversibler Logik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Reversible Schaltungen gelten als aufkommende Technologie mit viel versprechenden Anwendungen z.B. im Bereich des Quantum Computings oder des Low-Power Designs. Während konventionelle Schaltungen aufgrund der stetig steigenden Miniaturisierung (und verbunden damit den immer kleiner werdenden Transistorgrößen sowie der sich erhöhenden Wärmeabgabe) in naher Zukunft an ihre Grenzen stoßen werden, könnten neuartige Technologien basierend auf reversibler Logik viele dieser Probleme zukünftig beheben. Neben weiterer physikalischer Grundlagenforschung bedarf es dafür aber auch eines elaborierten Entwurfsablaufes, der die Realisierung komplexer reversibler Schaltungen ermöglicht. Im Rahmen des Projektes wurden effiziente Verfahren für die Synthese, Optimierung, Verifikation und Diagnose komplexer reversibler Schaltungen entwickelt. Während in den Jahren zuvor fast ausschließlich Verfahren basierend auf exponentionellen Datenstrukturen wie Wahrheitstabellen oder Permutationsbeschreibungen verwendet wurden, haben die im Projekt entstanden Methoden eine deutliche breitere Anwendung. Erstmals ermöglichen sie z.B. den automatischen Entwurf mit Hilfe von Hardwarebeschreibungssprachen. Der Entwurf reversibler Schaltungen wurde damit von der Booleschen Ebene auf die nächsthöhere Abstraktionsebene überführt. Die Ergebnisse des Projektes wurden in zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten (darunter sechs Zeitschriftenartikeln) sowie einem Buch veröffentlicht. Die Arbeiten wurden dabei teilweise zusammen mit anderen Wissenschaftler/innen aus Deutschland, Kanada, Iran und Japan durchgeführt. Die resultierenden Ansätze wurden in einem einheitlichen Framework entwickelt, welches die wichtigsten Datenstrukturen und Operationen für die Synthese, die Optimierung, die Verifikation sowie die Diagnose reversibler Schaltungen generisch zur Verfügung stellt. Dies ermöglicht eine Integration der jeweiligen Entwurfsmethoden und damit die Kombinationen der verschiedenen Verfahren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Reducing the number of lines in reversible circuits. In Design Automation Conf., pages 647–652, 2010
R. Wille, M. Soeken, and R. Drechsler
- SyReC: A programming language for synthesis of reversible circuits. In Forum on Specification and Design Languages, pages 184–189, 2010
R. Wille, S. Offermann, and R. Drechsler
- Synthesis of reversible circuits with minimal lines for large functions. In Asia and South Pacific Design Automation Conf., pages 85–92, 2012
M. Soeken, R. Wille, C. Hilken, N. Przigoda, and R. Drechsler
- Automatic design of low-power encoders using reversible circuit synthesis. In Design, Automation and Test in Europe, 2012
R. Wille, R. Drechsler, C. Oswald, and A. Garcia-Ortiz
