基于DNA下推自动机二进制减法和乘法的实现

提出了基于DNA下推自动机二进制减法和乘法的实现方法.一位二进制借位减法,是通过预先构造好的DNA下推自动机模型在一个试管中以该模型的运行方式自动完成运算.m位二进制借位减法,是在一位二进制减法的基础上,按照从低位到高位的顺序,将低位产生的借位作为高位试管操作巾的输入符号串,从而完成高位的减法运算.两位二进制乘法中包含移位和加法操作,在两个试管中分别设计好DNA下推自动机模型,分别完成被乘数与乘数各位的移位操作,同时结合相应的生物操作,将其作为另一个试管加法操作中的输入符号串,则加法操作中产牛的结果即为所求.在此基础上,m位二进制乘法可通过移位操作的并行性和加法操作的串行性来完成运算.这些实现方法为DNA下推自动机实现基本的算术运算提供了比较完整的运算机制.     

面向工业控制的一位微型计算机——第七讲 典型实用程序集锦(二)

<正> 5.算术运算程序A.加法加法在一位机中是按位串行实现的:二对应位相加求得"和"S和"进位"C.显然二相应位相加时必须一并考虑低位的进位,这就是"全加".全加真值表如表1所示.     

基于组间进位预测的快速进位加法器

为加快密码系统中大数加法的运算速度,提出并实现一种基于组间进位预测的快速进位加法器。将参与加法运算的大数进行分 组,每个分组采用改进的超前进位技术以减少组内进位延时,组间通过进位预测完成不同进位状态下的加法运算,通过每个组产生的进位状态判断最终结果。性能分析表明,该进位加法器实现1 024位大数加法运算的速度较快。     

利用剩余数制简化DNA算术运算

在DNA算术运算的理论模型中,普遍应用固定基数制,比如二进制、三进制。但是由于受到进位的影响,难以实现并行运算。基于Adleman-Lipton模型,分析了剩余数制的基本原理,改进了整数的DNA链表示,并将其应用于DNA算术运算,给出了剩余数制下进行DNA算术运算的算法模型。由于在剩余数制中,算术运算(加、减、乘)在剩余位之间无须进行进位计算,故可以降低运算过程的复杂度,而且有利于进行各个剩余位上的并行计算。     

基于三值光计算机的并行无进位加法

在三值光计算机(其核心是一块体积为38.0×65.5×2.2 mm~3、能耗为0.3mw的单色液晶显示器及其两侧的偏振片)上以全并行方式实现了两向量无进位光学加法。为利用光的并行性,在MSD(Modified Signed-Digit)数字系统上通过定义4个变换,分3步实现了全并行无进位加法。加法所需时间与操作数的位数无关。通过实验证明了三值光计算机并行无进位加法运算的可行性和正确性。该系统能以全并行的方式完成两个680位的MSD数加法运算。     

基于特定模数集的并行DNA算术运算

在DNA算术运算的模型中普遍应用二进制,受制于进位的影响,难以实现并行运算。但在剩余数制中,算术运算(加、减、乘)在剩余位之间不存在进位,故可降低运算过程的复杂度,可以充分利用DNA计算巨大并行性的优势,简化实际编码的难度。基于Adleman-Lipton模型,分析了剩余数制的基本原理,基于特定的模数集,改进了整数的DNA链表示,并将其应用于DNA算术运算,给出了特定剩余数制下进行并行DNA算术运算的具体算法。     

超前进位加法器研究

从硬件底层优化设计考虑,将串行加法转变为超前进位加法来提高底层的运算速度.通过设计超前进位加法将迭代关系去掉,使各变量运算彼此相对独立,避免进位传播.来降低门级层数,最终提高运算速度.     

用于信息加密的分子自动机的编码研究

利用DNA计算的方法构造的分子自动机是一种纳米尺度的计算机构，它能在纳米尺度进行高度并行的逻辑、推理等运算，从而实现自动机的功能，是一种DNA计算和纳米计算的新模型。由于有限自动机可以用于信息加密和解密，因此分子有限自动机也可以实现类似的功能。通过对分子有限自动机进行合理的编码，可实现一种新型信息加密和解密的方法。     

一个高速运算器的逻辑设计

本义介绍一个带校验操作的浮点二进制运算器的逻辑设计。这个运算器是作为一个研究报告提出来的,并不打算具体应用在那一台计算机里。校验操作是这样来进行的:将原来参加运算的数加以修正,重复一次运算以得到与原来结果相补的数;然后将两者相加,校验是否等于零。运算器的长度为64位,假定采用6相的1兆赫时钟脈冲,几个主要运算的速度如下(包括校验及规格化时间,但不包括访问存储器的时间): 代数加法……9微砂乘法……23微秒除法……23微秒开平方……23微秒本文所讨论的基本方法是在作加法时将部份和及进位分别用两个寄存器存貯起来,接着逐次对进位进行清除,得到最终的结果。对两个64位数的进位清除工作可以在1微秒内完成。同样,规格化及移位也可以在1微秒内完成。这个运算器大约需要用到1,500个触发器及25,000个二极管。与工作周期为6微秒的存储器相配合,每秒能进行40,000多次带校验的浮点运算。如果将存储器的工作周期缩短到2微秒,则每秒能进行80,000次运算。本文假定计算机为4地址。 ,     

一个高速加法线路

这里介绍一个能同时完成加法和进位传送的高速加法器线路。一般的加法技术中,通常都是把进位与加法操作分开来处理。甚至在所谓“同时进位”的线路中,进位传送时间也达到了两倍到十倍的正常加法时间。此处介绍的新方法是把加法过程分为“加进位”或“加无进位”的操作。加法指令脉冲可在这两条线中的一条上传送,但不能同时都有。当加法过程结束了,进位传送也就结束。在连续的加法操作之间不要求有     

单片计算机在三维环形织机上的应用

使用 MCS 5 1系列单片机对三维环形织机进行自动控制 ,介绍了如何利用地址线扩充 16位并行输出口的简单方法 ,以及利用标准 RS 2 32串行口组建的环形通讯系统。该自动织造将对航空航天以及军事、压力容器等领域的应用具有重要意义。     

激光诱导荧光技术在DNA计算输出中的应用

DNA计算机以其高度并行性和巨大的信息存储容量为NP-完全问题的解决提供了一种全新的方法,而快速准确的结果输出是其走向实用的关键之一。文章主要介绍激光诱导荧光(LIF)技术,并对LIF在DNA计算机输出中的应用进行了讨论。     

Delphi环境中利用MSCOMM实现PLC与上位机的串口通信

本文在Delphi环境下利用MSCOMM控件，开发设计了上位机的串行通信程序；根据S7-200系列PLC的自由通讯口方式，设计了PLC的串口通信程序，从而实现了上位机与S7-200系列PLC的通信，对水厂自动供水系统进行实时设备监控与信息管理。经过试验测试和实际运行，通信模块能够准确、快速的完成通信任务。     

Multiplying with DNA

A functional machine is not only an assembly of parts, but also an assembly of processes. The processing of each part must obey laws that respect to the property of this part. For example, building any kind of computer entails selecting appropriate components and assembling their properties to function in computation. Here, we describe computation using a DNA strand as the basic unit and we have used this unit to achieve the function of multiplication. We exploit the phenomenon of DNA hybridization, in which each strand can represent two individual units that can pair to form a single unit. We represent the numbers we multiply in binary, with different lengths representing each digit present in the number. In principle, all combinations of the numbers will be present in solution. Following hybridization, there is present a collection of duplex molecules that are tailed by single-stranded ends. These intermediates are converted to fully duplex molecules by filling in the ends with DNA polymerase. The lengths that are present represent the digits that are present, and they may be separated by denaturing PAGE. The results give a series of bands for each power of two. The number of bands in the size domain for a particular power of two is converted to binary and the sum of all present bands is then added together. Experimentally, the result of this process always yields the correct answer.     

DNA计算机中基于顺序存储方式的二叉树数据结构

数据结构的设计对DNA计算机的具体实现有重要研究价值。提出了DNA计算机中基于顺序存储方式的二叉树数据结构的设计方法,该方法利用DNA分子和限制性内切酶的生物特性,完成二叉树的顺序存储结构和基本操作。其中用到的生物技术在实验室中都能实现。为了验证方法的可行性,给出了一个二叉树的DNA编码及仿真实例,仿真结果表明该二叉树设计方法在DNA计算机中切实可行。     

DNA计算机:原理、进展及难点(Ⅱ)计算机"数据库"的形成--DNA分子的合成问题

基于生化反应机理的DNA计算机模型引起了科学领域内许多不同学科学者们的关注与兴趣．DNA计算已经成为国际科学研究前沿领域内的一个新热点．DNA计算机的研制需要诸如生物工程、计算机科学、数学、物理、化学、信息科学、微电子技术、激光技术以及控制科学等许多学科的共同协作攻关．作者以系列文章的形式拟对DNA计算机的基本原理、研究进展、DNA计算的模型以及当前研究中的难点给予研讨．该文属第二篇，重点讨论DNA计算机研制中DNA分子的合成问题．DNA分子的合成问题不仅是DNA计算中生物操作过程首先要处理的问题，而且是DNA计算机研制中必须要解决的问题，因为最终实用化的DNA计算机应是一种全自动化的．如何将DNA分子的合成过程与编码、其它生化操作自动地衔接起来是全自动化DNA计算机当前研究的关键难题．若要解决这个问题，人们必须很熟悉有关DNA分子合成的基本原理以及合成技术．这也是该文的动机．     

线性复杂度为2n-2m-1的2n-周期二元序列的k-错线性复杂度*

线性复杂度和k-错线性复杂度是研究流密码稳定性的两个重要概念。当改变序列某几位时不会使得序列的线性复杂度急剧减少,说明该序列的稳定性良好。运用Chan-Games给出了当k=4或5时,F2上固定线性复杂度为2n-2m-1的2n-周期二元序列的k-错线性复杂度所有可能值,LCk(s)=0或LCk(s)=2n-2m-2r+1+c,LCk(s)=2n-2r+1+c。这一结果对流密码稳定性的研究有重要的应用价值。     

σ-Automata and Chebyshev-polynomials

A σ-automaton is an additive, binary cellular automaton on a graph. For product graphs such as a grids and cylinders, reversibility and periodicity properties of the corresponding σ-automaton can be expressed in terms of a binary version of Chebyshev polynomials. We will give a detailed analysis of the divisibility properties of these polynomials and apply our results to the study of σ-automata.     

旅行商问题的DNA算法

旅行商问题是求仅一次遍访指定城市并返回出发城市的最短旅行路线的问题,它是图论中一个经典的NP完全问题,用电子计算机需要指数级的时间才能得到解决,该文基于分子生物技术并利用Adleman-Lipton模型给出旅行商问题的DNA算法,这个DNA算法理论上能在多项式的时间内解决这个NP完全问题。具体地对n个城市的旅行商问题,首先将它视为一个具有顶点和边的图,并将顶点、边分别用DNA链编码表示,边的方向通过顶点的编码获得;再将这些DNA链投放在试管中进行生物化学反应,利用DNA计算的高效并行性,通过基本的生物实验操作最后得到旅行商问题的解,其过程的复杂度为O(n)。该算法的创新之处在于表示城市和路径的DNA链长度的设计,能使我们在合理小的范围内寻找旅行商问题的解,较大地简化了问题的复杂度。