27、可构建量子点细胞自动机（QCA）电路的分区与布局及大规模纳米系统验证

可构建量子点细胞自动机（QCA）电路的分区与布局及大规模纳米系统验证

1. QCA 电路分区与布局相关内容

在 QCA 电路的细胞布局过程中，为了最小化总线长度和总线交叉，会随机选择图中的一个层级，然后交换该层级中随机选择的两个门 [g1, g2] 。初始总线长度计算复杂度为 $O(n)$，更新总线交叉数量的复杂度为 $O(n^2)$，其中 $n$ 是二分图某一层的节点数量。通过初始计算总线长度和总线交叉数量，并在每次移动后逐步更新这些值，可实现更快速的更新，从而探索更多候选解决方案，获得更高质量的结果。初始温度设置为大约接受 50% 的不良移动，最终温度设置为接受少于 5% 的移动。采用了三种不同的成本函数：
- 第一种仅基于净总线长度进行优化。
- 第二种评估总线交叉数量。
- 第三种考虑两者的加权组合，权重为解析解中总线长度与总线交叉数量的比率。

以下是相关代码示例：

diff = diff + M[i][j];
i = i + 1;
sum = sum - M[R1][j] * (tmp + neg);
sum = sum + M[R2][j] * (tmp + pos);
pos = pos + M[i][j];
neg = neg + M[R2][j];
return(sum);

1.1 实验结果

实验算法用 C++/STL 实现，使用 gcc v2.96 编译，运行在 Pentium III 746 MHz 机器上。基准测试集包括 ISCAS89 的七个最大电路和 ITC99 套件的五个最大电路