روش های دو بعدی برای زمانبندی/کلاک بندی مدارهای QCA
چکیده
در مقیاس نانو، آتوماتای سلولی کوانتوم-نقظه ای (QCA)، یک معماری دستگاه جدید را معرفی می کند که اجازه ی طراحی خلاقانه ی سیستم های دیجیتالی را می دهد. ویژگی های این سیستم ها، برخورد مجاز خطوط سیگنال با جهت های مختلف در قطبش بر روی صفحه ی دکارتی، پتانسیل گذردهی بالا با توجه به راه اندازی خط لوله ی کارا، تعویض سریع سیگنال و انتشار است. با این حال، طرح های QCA با حتی پیچیدگی کمتر از تاثیر منفی به دلیل قراردهی صفوف بلند سلول ها در بین نواحی کلاک بندی، موجب افزایش تاخیر، زمانبندی کند، و حساسیت به نوسانات حرارتی می شود. در این مقاله، روش های مختلف برای کلاک بندی و زمانبندی سیستم های QCA معرفی شده اند؛ این روش ها از تکنیک های 2-D که اجازه ی یک کاهش در طول بلندترین صف در هر ناحیه ی کلاک بندی می دهد، استفاده می کنند . قرارگیری سلول های QCA برای تضمین تولید صحیح سیگنال و و زمانبندی، تغییر می کند. کاهش چشمگیر در طول بلندترین صف، اجازه ی یک زمانبندی سریع و راه اندازی خط لوله ی کارامد را در حال تضمین رفتار بدون پیچ خوردگی در تعویض می دهد.
1.مقدمه
در دهه های اخیر، مقیاس گذاری نمایی در اندازه ی ویژگی و افزایش توان پردازش توسط تکنولوژی یکپارچه سازی مقیاس بسیار بزرگ(VLSI)، که اکثراً از CMOS استفاده شده، به دست آمده است؛ با این حال، در آینده ی نه چندان دور[1]، این تکنولوژی با توجه به این که محدودیت های فیزیکی دستگاه هایش سررسیده، با چالش های جدی ای روبرو خواهد شد. در سال های اخیر، تحقیقات گسترده ای در مورد مقیاس نانو برای جانشینی CMOS مرسوم با استفاده از تکنولوژی های در حال ظهور انجام شده است. پیش بینی شده است که این تکنولوژی های اساساً متفاوت، می توانند تراکم زیاد و سرعت عملیاتی بالایی به دست آورند. در میان این دستگاه های جدید، آتوماتای سلولی کوانتومی-نقطه ای(QCA)، نه تنها یک راه حل در مقیاس نانو ارایه می دهد، بلکه یک روش جدید برای محاسبه و انتقال اطلاعات(اکثراً به عنوان پردازش در سیم شناخته می شود) ارایه می دهد. به لحاظ ویژگی اندازه، طرح ریزی شده است که یک سلول QCA چند نانومتری می تواند از طریق پیاده سازی مولکولی توسط یک فرایند خود مونتاژی ساخته شود[2]،[3]. طرح های ترتیبی نیز همانند طرح های ترکیبی می توانند با استفاده از QCA فهمیده شوند. میکروپروسسورها و مدار مجتمع های دیجیتال برنامه پذیر، در مقاله ی فنی نشان داده شده اند[4]-[9].
8. نتیجه گیری
QCA به عنوان یک معماری بالقوه ی دستگاه برای نانوتکنولوژی مورد حمایت واقع شده است. QCA نه تنها در مقیاس نانو راه حل ارائه می کند، بلکه روش جدید محاسبات و انتقال اطلاعات را نیز پیشنهاد می دهد. با این حال، طرح های QCA ساده نیز از عیب صف های طولانی عمودی در قراردادن سلول ها رنج می برند، بدین ترتیب موجب تاخیر طولانی، زمانبندی کند، ناتوانی عملیات در دمای (اتاق) بالاتر، و حساسیت به نوسانات حرارتی می شوند.
Abstract
At nanoscale, quantum-dot cellular automata (QCA) defines a new device architecture that permits the innovative design of digital systems. Features of these systems are the allowed crossing of signal lines with different orientation in polarization on a Cartesian plane, the potential of high throughput due to efficient pipelining, fast signal switching, and propagation. However, QCA designs of even modest complexity suffer from the negative impact due to the placement of long lines of cells among clocking zones, thus resulting in increased delay, slow timing, and sensitivity to thermal fluctuations. In this paper, different schemes for clocking and timing of the QCA systems are proposed; these schemes utilize 2D techniques that permit a reduction in the longest line length in each clocking zone. The proposed clocking schemes utilize logic-propagation techniques that have been developed for systolic arrays. Placement of QCA cells is modified to ensure correct signal generation and timing. The significant reduction in the longest line length permits a fast timing and efficient pipelining to occur while guaranteeing a kink-free behavior in switching.
I. INTRODUCTION
IN THE PAST few decades, the exponential scaling in feature size and the increase in processing power have been successfully achieved by very large scale integration (VLSI) technology, mostly using CMOS; however, in the not-so-distant future [1], this technology will face serious challenges as the fundamental physical limits of its devices are reached. In recent years, there has been extensive research at nanoscale to supersede the conventional CMOS using the so-called emerging technologies. It is anticipated that these fundamentally different technologies can achieve extremely high densities and high operational speed. Among these new devices, quantum-dot cellular automata (QCA) not only gives a solution at nanoscale but also offers a new method of computation and information transformation (often referred to as processing-in-wire). In terms of feature size, it is projected that a QCA cell of a few-nanometer size can be fabricated through a molecular implementation by a self-assembly process [2], [3]. Sequential as well as combinational designs can be realized using the QCA. Designs based on QCA (such as carry-look-ahead adder, barrel shifter, microprocessors, and field-programmable gate arrays, have been presented in the technical literature [4]–[9].
VIII. CONCLUSION
The QCA has been advocated as a potential device architecture for nanotechnology. The QCA not only gives a solution at nanoscale but also offers a new method of computation and information transformation. However, the QCA designs of even modest complexity suffer from the disadvantage of long vertical lines in the placement of the cells, thus resulting in long delay, slow timing, inability to operate at higher (room) temperature, and sensitivity to thermal fluctuations.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1.مقدمه
2. خلاصه
3.آنالیز کلاک بندی
4. کلاک بندی دوبعدی QCA
5. کلاک بندی QCA موجی دوبعدی
6. مسیرهای فیدبک
7. نتایج شبیه سازی
A. مالتی پلکسر 2 به 1
B. تمام جمع کننده ی یک بیتی
C. فلیپ فلاپ بازنشانی-تنظیم (RS)
8. نتیجه گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. REVIEW
III. CLOCKING ANALYSIS
IV. TWO-DIMENSIONAL QCA CLOCKING
V. TWO-DIMENSIONAL WAVE QCA CLOCKING
VI. FEEDBACK PATHS
VII. SIMULATION RESULTS
A. 2-to-1 Multiplexer
B. One-Bit Full Adder
C. Reset–Set (RS) Flip-Flop
VIII. CONCLUSION
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه