27856

طراحي تفريق كننده چهار بيتي در فناوري اتوماتاي كوانتومي سلولي

كارشناسي ارشد

سيستم هاي الكترونيك ديجيتال

1399

1401/09/14

جناب آقاي دكتر ستار ميرزا كوچكي

مهندسي برق

روند قانون مور در جهت كوچك شدن هر چه بيشتر مدار هاي الكترونيكي باعث پديدار شدن ضعف هايي در فناوري كنوني CMOS شده است و نياز به معرفي فناوري هاي جديد جهت جايگزيني آن حتمي است. فناوري اتوماتاي سلولي كوانتومي يا QCA، فناوري نويني است كه به سبب مصرف توان بسيار پايين، سرعت فوق العاده بالا و قابليت فشرده سازي چشم گير در سال هاي اخير از محبوبيت چشم گيري برخوردار و در حوزه بهبود مدارات به طراحي هاي مختلفي دست يافته كه بهينه بودن اين مدارات از نظر تاخير، ناحيه مورد نياز براي پياده سازي و تعداد سلول هاي به كار برده شده در سطح مدار و تعداد لايه ها اهميت فراواني دارند. در اين پايان نامه با استفاده از فناوري اتوماتاي سلولي كوانتومي به طراحي تفريق كننده چهار بيتي پرداخته و دو روش جهت طراحي مدار تفريق كننده چهار بيتي پيشنهاد و معرفي شده است. تفريق كننده چهار بيتي پيشنهادي اول از تقاطع چند لايه استفاده مي كند و در سه لايه (لايه اصلي، لايه رابط و لايه بالايي) و در پنج فازكلاك ( cycle 1.25) طراحي شده است. تعداد سلول به كار گرفته شده 212 عدد و مساحت مصرفي 0.49μm2 است. تفريق كننده چهار بيتي پيشنهادي دوم در يك لايه و در نه فازكلاك (cycle 2.25) طراحي شده است. تعداد سلول به كار گرفته شده 235 عدد و مساحت مصرفي 0.63μm2 است. مقايسه ي نتايج طرح پيشنهادي اول و دوم، بهبود قابل ملاحظه اي را از نظر تعداد سلول مصرفي و تاخير نسبت به موارد مشابه موجود را نشان مي دهد.

1401/11/24

Four-bit Ripple Borrow Subtractor design in cellular quantum automata technology

12/5/2023 12:00:00 AM

The trend of Moore's law towards the shrinking of electronic circuits has caused the emergence of weaknesses in the current CMOS technology and the need to introduce new technologies to replace it is certain. Quantum cellular automata technology or QCA is a new technology that has gained significant popularity in recent years due to its very low power consumption, extremely high speed and remarkable compression capability, and in the field of improving circuits, various designs have been achieved that are optimal The presence of these circuits in terms of delay, the area required for implementation and the number of cells used in the circuit level and the number of layers are very important. In this thesis, we designed a four-bit subtracter using quantum cellular automata technology And we were able to propose and introduce two methods for designing a four-bit subtracter circuit. The first proposed four-bit subtracter uses multi-layer intersection and is designed in three layers (main layer, interface layer and upper layer) and in five clock phases (1.25 cycle). The number of cells used is 212 and the used area is 0.49μm2. The second proposed four-bit subtracter is designed in one layer and in nine clock phases (2.25 cycle). The number of cells used is 235 and the used area is 0.63μm2. The comparison of the results of the first and second proposed method shows a significant improvement in terms of the number of consumed cells and delay compared to the existing similar cases.

اتوماتاي سلولي كوانتومي، QCA، ساده سازي مدارات منطقي، تفريق كننده، تفريق كننده چهار بيتي، QCADesigner.

Quantum cellular automata, QCA, simplification of logic circuits, subtractor, four-bit subtractor, QCADesigner

Maryam Nikoyishad

Dr. Sataar Mirzakochaki