[发明专利]一种基于化学反应动力学的组合逻辑电路设计方法有效

专利信息
申请号: 201511027212.X 申请日: 2015-12-31
公开(公告)号: CN105447339B 公开(公告)日: 2018-07-20
发明(设计)人: 张川;戈璐璐;钟志伟;尤肖虎 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G06F19/16 分类号: G06F19/16;G06F19/18
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 彭雄
地址: 211103 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 化学反应 动力学 组合 逻辑 电路设计 方法
【权利要求书】:

1.一种基于化学反应动力学的组合逻辑电路设计方法,其特征在于:根据设定的逻辑功能,得到一张反映输入信号、输出信号逻辑关系的真值表,将该真值表通过卡诺图作部分映射到形式化学反应网络CRNs,从而实现该设定逻辑功能;所述形式化学反应网络CRNs包括背景反应、主要反应和修正反应;其中,背景反应用于通过表示稳定的单个比特,得到稳定的输入、输出信号;主要反应用于将真值表所涵盖的逻辑功能,部分映射到形式化学反应网络CRNs当中,使得形式化学反应网络CRNs能实现其真值表所涵盖的逻辑功能;修正反应用于使得输出稳定在同等输入水平上,不产生输出的放大;

对输入、输出均作双稳态的背景反应,仅对逻辑1的小分隔作主要反应的映射,且最初在系统中Z′0的浓度为0,得到的修正反应为:

其中,Z′1表示预生成物Z′的逻辑值为1,Z0表示输出信号Z的逻辑值为0,Z1表示输出信号Z的逻辑值为1,Z′0表示预生成物Z′的逻辑值为0;

对输入、输出均作双稳态的背景反应或者仅对输入作双稳态的背景反应,仅对逻辑1的小分隔作主要反应的映射,且最初系统总Z′0的浓度为10nM,得到的修正反应为:

其中,Z′1表示预生成物Z′的逻辑值为1,Z0表示输出信号Z的逻辑值为0,Z1表示输出信号Z的逻辑值为1,Z′0表示预生成物Z′的逻辑值为0。

2.根据权利要求1所述的基于化学反应动力学的组合逻辑电路设计方法,其特征在于:所述部分映射是指对于卡诺图中的小分隔,只将逻辑值为1的小分隔映射为化学反应方程。

3.根据权利要求1所述的基于化学反应动力学的组合逻辑电路设计方法,其特征在于:对2输入-1输出的逻辑电路,其输入、输出均作双稳态的背景反应,仅对逻辑1的小分隔作主要反应的映射,且最初在系统中Z′0的浓度为0构建形式化学反应网络CRNs的方法:

步骤11,构建背景反应,根据两个输入信号构建输入、输出均作双稳态的背景反应;

根据第一输入信号构建其稳态背景反应方程式:

其中,X表示第一输入信号,X1表示第一输入信号逻辑1,X0表示第一输入信号逻辑0,SX表示第一输入信号中间产物,→表示反应符号,其左边表示反应物,右边表示生成物;

根据第二输入信号构建其稳态背景反应方程式:

其中,Y表示第二输入信号,Y1表示第二输入信号逻辑1,Y0表示第二输入信号逻辑0,SY表示第二输入信号中间产物;

根据输出信号构建其稳态背景反应方程式:

其中,Z表示输出信号,Z1表示输出信号逻辑1,Z0表示输出信号逻辑0,SZ表示输出信号中间产物;

步骤12,构建真值表:根据第一输入信号、第二输入信号的逻辑值建立真值表;

其中,X表示第一输入信号,Y表示第二输入信号;

步骤13,构建主要反应,以步骤11生成的第一输入信号、第二输入信号作为反应物,以步骤12建立的真值表,基于卡诺图仅对逻辑1的小分隔作主要反应的映射,得到其主要反应方程式:

其中,Z′1表示主要反应里的预生成物逻辑1;

步骤14,构建修正反应,以步骤11生成的输出信号以及步骤13生成的主要反应里的预生成物逻辑1作为反应物得到修正反应方程式:

若生成的输出信号Z1不稳定,则将该生成的输出信号Z1作为步骤11中输出信号背景反应方程式的反应物。

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