دانلود رایگان ترجمه مقاله تمام جمع کننده Coplanar (آی تریپل ای 2015)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1832

سیم انتقال QCA

آرایه ای از سلول‌های QCA که قادر به انتقال “1” یا “0” است که وارد سلول اول شده و از آخرین سلول خارج می شود. این ساختار، سیم QCA نامیده می‎شود، به طوریکه ورودی “1” یا “0” تمام سلول ها را به / یا \ تحمیل می کند و در شکل  به ترتیب 4 (الف) و 4 (ب) نشان داده‌شده است.

تقاطع

اجتماع دو سیم متقاطع QCA تقاطع نامیده می شود (ازاین‌پس به آن QX نیز گفته می شود). چند گزینه طراحی متقاطع وجود دارد که به طور خلاصه در زیر توضیح داده‌شده است:

• رویکرد چند لایه: این معماری QX از دو لایه بستر برای جلوگیری از تداخل استفاده می کند [18].
• رویکرد کوپلانار: QX یک لایه دارای چرخش 45 درجه تمام سلول‌های QCA است که در شکل 5 نمایش داده‌شده است. متأسفانه این ساختار به اندازه کافی مقاوم نیست [12] [10].
• طرح ساعت چندفازه: یک QX قوی که در [13] ارائه شده است، از سه نوع سیگنال ساعت برای چند برابر کردن تقسیم زمان استفاده می کند. این توسط یک برنامه ساعت 8- مرحله ای که تمایل به کند کردن انتقال دارد پشتیبانی می کند.
• رویکرد سلولی سه گانه: روش تقاطع قوی کوپلانار دیگر [19] از یک سلول سه گانه در محل تقاطع دو سیم استفاده می کند که تمایل دارد منطقه QCA بیشتری مصرف کند.
• تقاطع منطقی: در این طرح از گیت XOR بدون عبور سیم استفاده می شود. با این حال ، ناحیه و سرریزهای تأخیر آن بطور قابل‌توجهی زیاد است [11].
• رویکرد مبتنی بر ساعت منطقه: جدید، مستحکم، سریع و کم‌هزینه بودن طراحی کوپلار QX، به دلیل [15] و [14] است. در این طرح اختلاف فاز دو منطقه ساعت، مربوط به دو سیم عبور، 180 درجه است. جزئیات بیشتر در این باره در بخش A ارائه شده است.

جدول I شامل نمادهای انتزاعی و طرح واقعی برای اجزای QCA است. انتزاعات را می توان برای تصویربرداری از مدار QCA (به عنوان مثال ، افزودنی  ) استفاده کرد.

فناوری های ساخت QCA

سلول‌های QCA در فناوری های مختلف ساخت محقق می‎شوند [20]. به عنوان نمونه در Metal Island [21] ، نیمه هادی [22]، مولکول ها [23] و مغناطیس ها [24]. دو محصول اول به دمای کار بسیار پایین نیاز دارند، در حالی که سایر محصولات در دمای اتاق کار می‎کنند. جایگزین های مولکولی سلول‌های QCA (برخلاف مگنت) فرکانس کاری فوق‌العاده بالا را فراهم می کنند. با این حال، برخی از نقایص مانند دشواری در تحقق سلول‌های چرخشی وجود دارد [25].

کارهای پیشین

در این بخش توضیحات مختصری در مورد QFA و جمع کننده‌های QCA ارائه می دهیم.

آدرس n بیتی QCA

در ادامه گزینه های جمع کننده nn بیتی (مثلاً حمل موج دار، پیش نمایش موازی) که معمولاً در CMOS تحقق می یابد و افزودنی‌های مشابه QCA پیشنهاد شده است که به طور خلاصه توضیح داده‌شده اند.

• جمع کننده Ripple carry QCA: اولین جمع کننده QCA که ما بررسی کرده ایم در مرجع [2] پیشنهاد شده است و یک جمع کننده نقلی –nبیتی است که n بیت QFA را به صورت نزولی مرتب می کند.
• جمع کننده نقلی: این مورد اساساً با طرح های قبلی یکسان است، به جز این مورد که تأخیر را تا یک چهارم کلاک ساعت کاهش می دهد.
• جمع کننده شرطی مجموع QCA: جمع کننده شرطی در QCA از طریق تقلید معیارهای مربوط به معماری CMOS در مرجع [9] محقق شده است (به عنوان نمونه، جایگزین کردن عملیات اصلی AND، OR، NOT و MUX و FA با همتایان QCA آن‌ها).
• جمع کننده QCA نقلی (CLA): طرح جمع کننده QCA نقلی با بلوک های اصلی 4-بیتی که در مراجع [5][9][27] پیشنهاد شده است. به طوری که این طرح سیگنال های انتشار گروهی را به روشی ساده و مبتنی بر سلول‌های معادل QCA برای گیت های AND و OR قابل تشخیص هستند. به هرحال، Pudi و Sridharan [28] به طور مؤثر از QM ها برای تشخیص سیگنال های تولید گروهی استفاده می کنند که در رابطه 3 نشان داده‌شده است و در آن متغیر G/P نشانگر سیگنال گروهی تولید/ انتشار است و متغیر P_l/g_l نشانگر انتشار یا تولید سیگنال در موقعیتی با وزن 2^l است.ارزیابی کارایی و مقایسه

ما عملکرد QFA جدید و طرح‌های مربوطه قبلی را از طریق معیارهای معمولی ارزیابی می‌کنیم. با این حال، افزودنی‌های حمل بار موج دار QCA و افزودنی‌های بیت QCA قبلی ما از طریق معیارهای کامپوزیت [16] ارزیابی می شوند.

ارزیابی QFA ها و جمع کننده ها از طریق معیارهای معمولی: جدول II حاوی ارقام عملکرد چندین تحقق QFA است که همگی مبتنی بر رابطه 1 هستند. به جز آنچه در [8] ارائه شده است، که مبتنی بر رابطه2 است. نسبت‌های موجود در این جدول به وضوح برتری طراحی ما را نشان می دهد. به طور خاص، تعداد سلول و مساحت QFA پیشنهادی 145٪ ، 272٪ (72٪ ، 125٪) کمتر از [32] ([33]) است، که این نیز قطبی است.

جدول 3 شامل تصاویری برای برخی از طرح های جمع کننده QCA –nبیتی است که در آن n عضو مجموعه {4,8,16,32,64} است که در آن تعداد سلول‌های جمع کننده پیشنهادی 9% (برای جمع کننده 64 بیتی) تا 29% (برای 4 بیتی) کمتر از بهترین نتایج قبلی در RCA است (RCA در مرجع [8] پیشنهاد شده بود). مطابق با این فرضیات، در جمع کننده پیشنهادی برابر با 22%، 51%، 54% و 69% کمتر از بهترین جمع کننده RCA قبلی خواهد بود که به ترتیب برای 4، 6، 18 و 32 بیتی مناسب هستند و هیچ تأخیری ندارند. علاوه بر این، مطابق با مرجع [29]، 49% فضای ذخیره شده در جمع کننده 64 بیتی اتفاق افتاده است (به عنوان نمونه، کمترین مصرف حافظه در مقایسه با قبل).

ارزیابی افزودنی QCA با nبیت، از طریق بررسی عملکرد هزینه QCA خاص: اخیراً معیارهای ارزشیابی جدید برای مدارهای QCA، در [16] ارائه شده است که به آن تابع هزینه QCA گفته می شود. یک معیار واحد، اما ترکیبی به گونه ای تعریف شده است که سلول‌های مختلف QCA (یعنی QM ، QI ، QX) سهم ویژه خود را در عملکرد هزینه کامپوزیتی دارند. رابطه 5 این متریک جدید را توصیف می کند، جایی که ?? ، ?? و ?? به ترتیب تعداد QM ها، QI ها و QX ها را نشان می دهند و ?? به زمان ساعت اشاره دارد. ضرایب ?? ، ?? و ?? ، همه ≥ 1 و می توانند برای تأکید بر اتلاف قدرت، پیچیدگی و تأخیر سهام در متریک تعیین شوند، جایی که نویسندگان [16] برای ?? = ?? = ?? = 2. برای ارزیابی عملکرد شش افزودنی بیتی مختلف (120 ≤ 1 1) تصمیم گرفتند.