15、二进制与三值QCA中PIM单元的布尔运算符设计与分析

二进制与三值QCA中PIM单元的布尔运算符设计与分析

二进制布尔运算符设计

在二进制量子点元胞自动机（QCA）中，利用基本处理内存储（PIM）单元设计布尔运算符是一项重要的研究内容。下面将详细介绍NAND、NOR和XOR门的设计。

NAND门

NAND门的模拟结果基于PIM结构在二进制QCA中呈现出两种类型：BNAND1和BNAND2。

NOR门

• 结构组成 ：BNOR1和BNOR2运算符通过Akers阵列实现，由两个垂直连接的单元和最后一个单元末端的NOT反相器组成。每个基本PIM单元可处理和存储数据，BNOR1和BNOR2由两个基本单元BPIM3和BPIM4构成，输入X固定为“0”，Y固定为“1”，控制输入Z随输入状态变化。
• 控制输入 ：新增了WRITE/READ控制输入以控制电路操作。当写输入为“1”时，NOR运算符的结果传输到输出。仅当两个输入都为“0”时，输出为“1”，否则为“0”。
• 与NAND门的关系 ：若仅将NAND结构最后一个多路复用器中固定单元的值反转并从上到下重新排列，新结构就变为NOR门。
• 性能参数 ：
  | 模型 | 单元数量 | 占用面积（μm²） | 延迟（时钟周期） | 面积 - 延迟成本函数 | 面积 - 复杂度成本函数 |
  | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
  | BNOR1 | 124 |