[发明专利]数字逻辑模拟方法

说明书

本发明为一种使用于数字逻辑模拟的模拟方法，用于避免现有模拟方法中无法判别的假未知状态(false unknown state)。

在科技昌明的今日，各式各样的芯片、电路已经悄悄的充满在我们的生活四周，而它们的体积却也越来越小，让我们更不容易察觉到。然而，在功能强大与体积微小的两个需求上，如何能够达到平衡，正是芯片设计上一个重要的难题。为了要降低尝试错误的成本，芯片在开始制造前就在电路设计的阶段进行仔细的模拟、检验，已经成了不可缺少的步骤；然而为了达到功能强却体积小，电路的复杂程度往往成了模拟上的一大挑战。

在数字模拟上，通常是使用查表的方式来完成。由电路中的每个逻辑门的每个输入逻辑值，通过查表得到输出逻辑值，再进入下一级的逻辑门，直到得到最终的输出。而逻辑门中各节点的节点状态，则有高电位、低电位、未知状态等三种状态。此种模拟方式在大部分的情形下都可以工作得很顺利，然而在某些特别的状况下，却无法判断一个节点的真正状态。

参考图1，逻辑电路的实例一。在实际的电路运作时，当输入节点一11和输入节点三13的节点状态都是高电位状态的时候，不管输入节点二12的节点状态是什么，输出节点17的节点状态都是高电位状态。然而，如果以现有的逻辑模拟方法来模拟所述电路的运作，则当输入节点二12的节点状态为未知状态时，输出节点17的节点状态也是未知的，而无法得到我们要的正确的模拟结果。以下就更进一步说明上述的谬误：

在实际的情况中，在输入节点一11和输入节点三13的节点状态都是高电位的前提下：

a)输入节点二12的节点状态为低电位时，节点四14的节点状态为高电位，同时节点五15的节点状态为高电位，因此节点六16的节点状态为低电位，所以输出节点17的节点状态为高电位。

b)输入节点二12的节点状态为高电位时，节点四14的节点状态为低电位，同时节点五15的节点状态为低电位，因此节点六16的节点状态为高电位，所以输出节点17的节点状态仍然为高电位。

然而若依查表的逻辑电路模拟方式，参考表一的现有与非门(NAND gate)真值表，在输入节点一11和输入节点三13的节点状态都是高电位的前提下：

输入节点二12的节点状态为未知状态时，节点四14的节点状态为未知状态，同时节点五15的节点状态亦为未知状态，因此节点六16的节点状态为未知状态，所以输出节点17的节点状态为未知状态。

而输出节点17的这种未知状态，是在进行数字模拟时才会出现的未知状态，在实际的电路中并不是未知，而是可以确定的节点状态，因此我们称这种状态为「假未知状态」(false unknown state)。

参考图2，逻辑电路的实例二。将上例电路中的与非门替换成或非门，在类似的情形下，当输入节点一11和输入节点三13的节点状态都是低电位的时候，不管输入节点二12的节点状态为何，输出节点17的节点状态都会是低电位，然而若依查表的方式模拟，却也会得到假未知状态的输出。

由此可见，现有技术的模拟方法在某些情形下并无法实现我们的要求。图1和图2的电路尚且是极为简单的电路，在电路更复杂的潮流下，现有模拟技术遇到上述这种假未知状态而无法判断节点状态的情况将会更加严重，在电路需求与复杂度都日益提高的今日，这将会变成逻辑电路发展上一个极为不便、难以克服的障碍。

鉴于现有技术的上述缺失，本发明的目的在于提供一种数字模拟方法，以解决数字电路模拟时的假未知所衍生的问题，以避免模拟时的误判。

为实现上述目的，根据本发明一方面提出的数字逻辑模拟方法，其特点是，它包含下列步骤：定义一节点的一节点状态具有四种状态，分别为一高电位、一低电位、所述节点的一未知、所述节点的一反未知状态；根据所述节点状态，作一数字逻辑运算而得到一真值表；以及对所述真值表以查表的方式实现数字逻辑的模拟。

上述中是以阿拉伯数字符号「1」来表示所述节点状态的所述高电位状态；以阿拉伯数字符号「0」来表示所述节点状态的所述低电位状态。

所述节点编号为n时，是以符号「Un」来表示所述节点状态的所述未知状态；以符号「~Un」来表示所述节点状态的所述反未知状态。