A syntax is compositional if complex components can be constructed out of simpler ones on the basis of their interfaces, without inspecting their internals. Digital circuits, despite having been studied for nearly a century and used at scale for about half that time, have until recently evaded a fully compositional theoretical understanding. The sticking point has been the need to avoid feedback loops that bypass memory elements, the so called `combinational feedback' problem. This requires examining the internal structure of a circuit, defeating compositionality. Recent work remedied this theoretical shortcoming by showing how digital circuits can be presented compositionally as morphisms in a freely generated Cartesian traced (dataflow) category. The focus was to support a better syntactical understanding of digital circuits, culminating in the formulation of novel operational semantics for digital circuits using an equational theory. The goals of this paper are twofold. First we formalise the semantics of digital circuits by interpreting them as functions on streams with certain properties. Second we refine the previous equational theory so that it is in perfect agreement with the semantic model. To support this result we introduce two key equations: the first can eliminate non-delay-guarded feedback via finite unfoldings, and the second can translate between circuits with the same behaviour syntactically by reducing the problem to checking a finite number of closed circuits. While these are enough to establish a correspondence between the denotational and the equational frameworks, we also show how simpler equations can be derived for more intuitive reasoning. The most important consequence of this is that we can now give a recipe that ensures a circuit always produces observable output, thus using the denotational model to inform and improve the operational semantics.


翻译:组合语法是指,复杂组件可以基于其接口由简单组件构建,而无需检查其内部结构。尽管数字电路已被研究近一个世纪,并大规模应用约半个世纪,但直到最近才获得完全组合的理论理解。其难点在于需要避免绕过存储元件的反馈环路,即所谓的“组合反馈”问题。这要求检查电路内部结构,从而破坏了组合性。近期工作通过展示数字电路如何作为自由生成的笛卡尔迹(数据流)范畴中的态射进行组合化呈现,弥补了这一理论缺陷。该工作侧重于支持对数字电路更好的语法理解,最终利用等式理论为数字电路制定了新的操作语义。本文目标有二:首先,通过将数字电路解释为具有特定性质的流上的函数,形式化其语义;其次,完善先前的等式理论,使其与语义模型完美吻合。为支撑这一结果,我们引入两个关键等式:第一个通过有限展开消除非延迟保护反馈,第二个通过将问题简化为检查有限个封闭电路,在语法上翻译具有相同行为的电路。虽然这足以建立指称语义与等式框架之间的对应关系,但我们还展示了如何推导更简洁的等式以进行更直观的推理。最重要的是,我们现在能给出确保电路始终产生可观测输出的方法,从而利用指称模型指导并改进操作语义。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
19+阅读 · 2020年9月6日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年8月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
31+阅读 · 2022年2月15日
Arxiv
12+阅读 · 2022年1月26日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
24+阅读 · 2021年1月25日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
最新内容
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:54
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:52
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年8月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员