ارائه روشي براي سنتز بهينه مدارهای برگشت‌پذير با بکارگيري الگوريتم‌هاي متاهيوريستيک

نویسندگان

1 دانشکده مهندسي کامپيوتر، واحد ميمه، دانشگاه آزاد اسلامي، ميمه، ايران

2 دانشکده مهندسي کامپيوتر، واحد ميمه، دانشگاه آزاد اسلامي، ميمه، ايران

3 دانشکده مهندسي کامپيوتر، واحد ميمه، دانشگاه آزاد اسلامي، ميمه، ايران

doi
10.30495/jce.2025.1993480.1341
چکیده

يک مدار منطقي برگشت‌پذير، مداري است که از گيت‌هاي برگشت‌پذير تشکيل شده است و ميان ورودي و خروجي‌هاي آن يک تناظر يک به يک برقرار است. اين ويژگي باعث مي‌شود ورودي منحصر به فرد متناظر با هر خروجي، قابليت بازيابي داشته‌ باشد و اتلاف اطلاعات در اين نوع مدارها اتفاق نيفتد. تاکنون تلاش‌هاي متعددي در زمينه‌ي سنتز  خودکار مدارهای برگشت‌پذير به خصوص به کمک روش‌هاي مهندسي دانش انجام شده است. در اين پژوهش مساله‌ي سنتز خودکار مدارهای برگشت‌پذير به صورت نوآورانه­اي به يک مساله بهينه‌سازي چند ‌معياره مدلسازي شده و سپس يک روش جديد ترکيبي از الگوريتم‎هاي متاهيوريتسک ژنتيک و خفاش، براي حل اين مساله بهينه‌سازي ارائه شد. در معماری روش پیشنهادی، مدارهای برگشت‌پذیر ابتدا به صورت کروموزوم در الگوریتم ژنتیک و مکان در الگوریتم خفاش کدگذاری می‌شوند. سپس با سازوکار اشتراک‌گذاری جمعیت میان دو الگوریتم، از مزایای جستجوی سراسری ژنتیک و جستجوی محلی دقیق الگوریتم خفاش به صورت مکمل بهره‌برداری می‌شود. روش پیشنهادی در مقایسه با هر یک از این الگوریتم‌ها نتایج بهتری به‌ویژه از نظر هزینه کوآنتومی و تأخیر دارد. برای مثال، در مدار مکمل-2 هزینه کوآنتومی از 25 و 22 به 19 و تأخیر از 20 و 14 به 12 کاهش یافته است. همچنین در مدار تمام‌جمع‌کننده تعداد خروجی‌های زائد از 18 به 9 رسیده که نشان‌دهنده بهبود قابل توجه است.