Skip to main content
SUPERVISOR
Seyedmasoud Sayedi,Rasoul Dehghani
سید مسعود سیدی (استاد راهنما) رسول دهقانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fatemeh Karami horestani
فاطمه کرمی هرستانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Using Logical Effort Technique in Design and Speed Optimization of Arithmetic Units
In the process of electronic circuits design it is necessary to estimate various parameters, so that based on them an appropriate circuit can be selected. The most important parameters are speed, power consumption and area. The speed parameter can be estimated by using some models for transistors and gates. These models, besides simplicity, need to be enough accurate in order to give an accurate estimation of circuit behavior. Using a simple and appropriate model is important because it can help to estimate the delay before the simulation step and before accurately designing the circuit, and also can help to find appropriate topologies to decrease the delay. Logical Effort is a simple model that can rapidly estimate the delay of the circuit with enough accuracy. By using this model the minimum delay can be estimated only by knowing the number of the stages, the path effort parameter, and the parasitic delay of the logic gates. Therefore, it can be done before determining the sizes of the circuit gates. The sizes can be determined later based on the estimated delay. Another advantage of the model is that the delay calculation is independent of technology and manufacturing process. With recent rapid advances in multimedia and communication systems, real-time signal processing has found high importance in many applications. Adders are used as fundamental building blocks in many digital processors. So, their speed has important role in the processors speed. A typical structure of an adder is the Ripple Carry Adder. The delay of this adder is mainly due to the generation and propagation of the carry signal from the lower bit to the higher bits. Many techniques have been proposed to decrease this delay. Multiplier units are also widely used in many digital processing systems. Improving the speed and performance of this unit effectively increases the speed of the system. In fact, the highest operation time, within the basic digital operation units, usually determines by the multiplier units. Therefore, designing a fast multiplier to achieve high speed processing units for today’s applications will be important. Column compression multipliers such as Dadda and Wallace structures are among the fastest multipliers. In these two structures the delay is proportional to the logarithm of the operand word length. In the array multipliers this dependency is linear and as a result the delay is much higher. The two structures also have lower hardware and area. In this thesis first a 64-bit Carry Look-ahead Adder is designed and then its Keywords: 1- delay models 2- critical path 3- logical effort 4- ripple carry adder 5-carry look-ahead adder 6- column compression multipliers
در روند طراحی مدارهای الکترونیکی لازم است پارامتر های مختلفی را تخمین زد و طرح مناسب مدار را بر اساس آن ها انتخاب نمود. از جمله مهمترین این پارامترها سرعت، توان مصرفی و سطح اشغالی تراشه است. پارامتر سرعت را می توان به کمک مدل هایی برای ترانزیستورها و گیت های منطقی از پیش تخمین زد. مدل های مذکور باید در عین سادگی دقت لازم را داشته باشند تا بتوانند برآورد صحیحی از رفتار مدار به طراح ارائه دهند. ارائه ی مدل ساده و مناسب در تخمین تأخیر از آن جهت اهمیت می یابد که با استفاده ازآن می توان در مدت زمان کمتری نسبت به شبیه سازی و پیش از طراحی دقیقِ مدار تأخیر آن را تخمین زد و نیز می توان با استفاده از آن راهکار مناسب برای کاهش تأخیر مدار پیشنهاد نمود. مدل تلاش منطقی مدلی است که در عین سادگی، تأخیر مدار را با سرعت و دقت کافی تخمین می زند و با استفاده از آن می توان قبل از تعیین اندازه ی گیت های مدار، تنها با دانستن تعداد طبقات مدار، پارامتر تلاش مسیر و تأخیر پارازیتی گیت های منطقی، حداقل تأخیر ساختار مورد نظر را محاسبه نمود و بر اساس آن اندازه ی ترانزیستورها را تعیین کرد. مزیت دیگر این مدل عدم وابستگی محاسبات تأخیر آن به پروسه و تکنولوژی ساخت می باشد. با پیشرفت سریع سیستم های چند رسانه ای و ارتباطی، عملیات پردازش سیگنال اهمیت و کاربرد زیادی یافته است. جمع کننده ها از جمله واحدهای اصلی و پایه در پردازنده ها می باشند. از اینرو سرعت آن ها نقشی تعیین کننده در سرعت پردازنده ها دارد. ساختار معمول یک جمع کننده بر اساس عملیات معمول مورد استفاده در محاسبه مجموع دو عدد، جمع کننده تموج نقلی می باشد. عامل مهم ایجاد تأخیر در این جمع کننده تأخیر ناشی از تولید سیگنال نقلی و انتشار آن از طبقات با ارزش کمتر به طبقات با ارزش بالاتر است که برای بهبود آن تکنیک های مختلفی ارائه شده است. همچنین در عملیات پردازش سیگنالها از واحدهای ضرب کننده بطور وسیعی استفاده می شود. بهبود سرعت و کارآیی این واحدها منجر به افزایش سرعت عملیات پردازش سیگنال می گردد. در واقع سطح کارآیی و عملکرد سیستم های DSP عمدتاً به کارآیی ضرب‌ کننده های آن وابسته است. زیرا که این عمل اغلب بیشترین زمان اجرا را در بین سایر عملیات اساسی همچون جمع و تفریق در یک سیستم دیجیتال دارد و بخش قابل ملاحظه ای از زمان پردازش در واحدهای پردازنده به عملیات ضرب اختصاص دارد. از اینرو طراحی یک ضرب کننده ی سریع به منظور دستیابی به واحدهای پردازشی پرسرعت برای کاربردهای امروزی اهمیت زیادی می یابد. از جمله ضرب کننده های سریع ضرب کننده های متراکم ساز ستون همچون ساختار های دادا و والاس می باشند که تأخیر آن ها بطور لگاریتمی با تعداد بیت های عملوندهای ضرب متناسب است و نسبت به ضرب کننده های آرایه ای که تأخیر آن ها بطور خطی با تعداد بیت ها مرتبط است سریع تر می باشند. کلمات کلیدی: 1- مدل های تأخیر 2- مسیر بحرانی 3- تلاش منطقی 4- جمع کننده ی تموج نقلی 5- جمع کننده ی پیش بینی نقلی 6- ضرب کننده های متراکم ساز ستون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی