عنوان
طراحي مدار محاسباتي تقريبي پايه در معماري‌هاي متداول و پردازش در حافظه مبتني بر فناوري‌هاي سي‌ماس و ممريستور
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
ديوار توان و ديوار حافظه از مهم‌ترين عامل‌هاي ايجاد محدوديت در رشد كارايي پردازنده‌ها مي‌باشند. تامين انرژي مورد نياز واحدهاي پردازشي و چالش‌هاي زيست محيطي مصرف سوخت‌هاي فسيلي نيز به دغدغه‌هايي مهم براي طراحان تبديل شده‌اند. استفاده از محاسبات تقريبي در كاربردهاي پردازشي داده حجيم و مقاوم به خطا ، روشي كارا براي غلبه بر ديوار توان مي‌باشد. در اين روش محاسباتي، در كنار كاهش پيچيدگي سخت‌افزاري، دقت محاسباتي نيز به‌طور محدود كاهش مي‌يابد. پردازش در حافظه ، يكي از راه‌حل‌هاي غلبه بر ديوار حافظه مي‌باشد كه به‌عنوان جاي‌گزين معماري وان-نيومن مورد توجه است. ممريستور عنصري الكتريكي است كه ساخت آن در صنعت نيمه‌رسانا با پيشرفت روزافزون از نظر انرژي مصرفي، پايداري و زمان نوشتن همراه بوده است. اين افزاره‌ي الكتريكي يكي از فناوري‌هاي نوظهور است كه به‌عنوان سلول حافظه و عنصر پردازشي مي‌تواند در پردازش در حافظه به‌كار گرفته شود. روش‌هاي متنوعي چون منطق ايمپلاي براي پياده‌سازي مدارهاي محاسباتي با استفاده از اين افزاره معرفي شده‌اند. منطق ايمپلاي يكي از روش‌هاي انعطاف‌پذير و قابل اطمينان است كه هماهنگ با ساختار آرايه‌هاي متقاطع ممريستوري مي‌باشد. در اين پژوهش ابتدا روشي براي طراحي تمام جمع‌كننده‌ي تقريبي سريال مبتني بر روش ايمپلاي با دو خروجي تقريبي و با درنظر گرفتن محدوديت فاصله‌ي خطا معرفي شد. هدف از پيشنهاد اين روش، كاهش تعداد قدم‌هاي محاسباتي و انرژي مورد نياز ساختارهاي محاسباتي پايه است. خروجي اين روش، طراحي شش تمام جمع‌كننده‌ي تقريبي سريال است. با توجه به اهميت گسترش خطا در بيت‌هاي پر ارزش جمع‌كننده‌ها و مدارهاي محاسباتي پايه، سلول تمام جمع‌كننده‌ي تقريبي سريال با هدف جلوگيري از انتشار رقم نقلي نادرست نيز پيشنهاد گرديد. مدارهاي پيشنهادي تعداد قدم‌هاي محاسباتي و انرژي مصرفي را نسبت به مدار دقيق به‌ترتيب 45%-73% و 46%-73% و نسبت به مدار تقريبي سريال حداكثر 14% و 21% بهبود بخشيده‌اند. با بررسي معيارهاي ارزيابي خطا و كيفيت تصوير در كاربردهاي پردازشي مختلف از دقت محاسباتي مدارهاي پيشنهادي اطمينان حاصل شده است. ايجاد مصالحه‌ي مناسب بين دقت محاسباتي و بهبود معيارهاي ارزيابي مداري با بررسي سه معيار شايستگي معتبر متشكل از معيارهاي ارزيابي مداري مانند انرژي مصرفي و معيارهاي ارزيابي دقت محاسباتي مانند فاصله‌ي خطا نيز مورد بررسي قرار گرفت.
شماره ركورد
231932
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر
استاد راهنما
دكتر محمدرضا رشادي‌نژاد