Σχεδιάση Αριθμητικών Κυκλωμάτων Χαμηλής Κατανάλωσης Με Χρήση Εργαλείων Αυτοματοποιήσης Σχεδίασης

Abstract

Ο κόσμος της τεχνολογίας εξελίσσεται ραγδαία. Οι εποχές των πρώτων ηλεκτρονικών υπολογιστών με λυχνίες φαίνονται σχεδόν προϊστορικές. Σήμερα υπάρχουν ασύρματα δίκτυα τεράστιων ταχυτήτων , για φορητούς υπολογιστές με υπολογιστική δύναμη μεγαλύτερη από αυτήν που είχαν οι υπολογιστές της NASA το 1969 όταν και έστειλε τον πρώτο άνθρωπο στο φεγγάρι κινητά τρίτης γενιάς που παίζουν βίντεο και κατεβάζουν μουσική από το Internet. Η τεχνολογία φαίνεται πλέον να κινείται στην κατεύθυνση των πολλών επεξεργαστών πάνω σε ένα και μόνο chip. Όλα αυτά έχουν σαν αποτέλεσμα τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, πάνω στα οποία πέφτει να σηκώσουν το βάρος των εξελίξεων, να γίνονται όλο και μικρότερα ενώ οι απαιτήσεις για ταχύτητα να γίνονται ολοένα και μεγαλύτερες. Με αυτά τα δύο δεδομένα ανακύπτει το ζήτημα της κατανάλωσης ισχύος των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η οποία πρέπει να είναι μικρή για να βοηθάει από την μια μεριά την ψύξη των επεξεργαστών και από την άλλη για να μεγαλώνει την διάρκεια ζωής της μπαταρίας των φορητών συστημάτων.Σκοπός της εργασίας είναι να αποτελέσει αυτή καθεαυτή εφαλτήριο για την ανάλυση και την σχεδίαση Low Power κυκλωμάτων και ειδικότερα πολλαπλασιαστών οι οποίοι αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο της υπολογιστικής δυνατότητας ενός επεξεργαστή. Προκειμένου να πετύχουμε τον στόχο μας, θα παρουσιάσουμε σε αυτήν την εργασία τα εργαλεία τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την μελέτη, ανάλυση και προσομοίωση πολλαπλασιαστών , αλλά και γενικότερα ψηφιακών κυκλωμάτων, και τα κυκλώματα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πολλαπλασιαστών. Τέλος, στην παρούσα εργασία θα κάνουμε μια ανάλυση τεσσάρων πολύ δημοφιλών πολλαπλασιαστών. Οι πολλαπλασιαστές αυτοί είναι ο carry save, ο carry propagate , ο Booth και ο Wallace. Επίσης θα γίνει η ανάλυση για τον αθροιστή διάδοσης κρατουμένου και τον carry skip adder καθώς και δύο ευρέως διαδεδομένων σειριακών πολλαπλασιαστών.Η ανάλυση έχει τρία επίπεδα: area, time , power τα οποία θα συγκριθούν για ένα πλήθος αριθμών εισόδου. Στόχος μας είναι να καταλήξουμε σε ένα συμπέρασμα για το ποιος είναι ο καλύτερος πολλαπλασιαστής και ποιος είναι ο καλύτερος αθροιστής με γνώμονα και τις τρεις προαναφερθείσες παραμέτρους.