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申请/专利权人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学

摘要：本发明提供一种经典及量子混合指令流水线设计方法及装置。该方法将指令执行过程划分为五个时钟周期；在指令提取周期，根据程序计数器的值从共享指令存储器中读取指令至指令寄存器中，然后更新程序计数器的值；在指令译码寄存器提取周期，从指令寄存器中读取指令，对于量子指令，则将其解码为量子操作后发送至量子控制单元以将其由数字信号转换为模拟信号；在执行地址计算周期，对于量子指令，利用量子处理单元对量子控制单元输出的模拟信号进行处理以控制不同量子比特上的量子态演化；在测量存储器访问周期，对于量子指令，利用量子控制单元将测量结果转换为数字信号后写入经典寄存器；在写回周期，将指令执行结果写入至对应的寄存器。

主权项：1.一种经典及量子混合指令流水线设计方法，其特征在于，首先，将量子指令的执行过程分为数模转换和执行阶段，将量子指令的测量过程分为模数转换和内存访问，以将量子指令的整个执行过程划分为若干个指令周期；接着，在经典指令流水线上引入量子指令控制单元和量子指令处理单元，以将量子指令流水线与经典指令流水线合并，从而最终将混合指令执行过程划分为五个时钟周期，包括指令提取周期、指令译码寄存器提取周期、执行地址计算周期、测量存储器访问周期和写回周期；在指令提取周期，根据程序计数器的值从共享指令存储器中读取指令至指令寄存器中，然后更新程序计数器的值；所述共享指令存储器是指由经典指令和量子指令共享的指令存储器；在指令译码寄存器提取周期，从指令寄存器中读取指令，若当前指令为经典指令，则按照经典指令的原有译码和读取方式进行相应操作；若当前指令为量子指令，则将其解码为量子操作后发送至量子控制单元以将其由数字信号转换为模拟信号；在执行地址计算周期，对于经典指令，利用ALU单元按照经典指令的原处理方式进行处理；对于量子指令，利用量子处理单元对量子控制单元输出的模拟信号进行处理以控制不同量子比特上的量子态演化；在测量存储器访问周期，对于经典指令，按照经典指令的原访问方式进行共享指令存储器访问；对于量子指令，利用量子控制单元将测量结果转换为数字信号后写入经典寄存器；在写回周期，将指令执行结果写入至对应的寄存器。

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