طراحی و شبیه سازی تفریق کننده کامل با ترکیب جدید با استفاده از اتوماتای سلولی کوانتمی

صفحه 1:
¥ واجد بریز :عنوان طراحی و شبیه سازی تفریق کننده کامل با ترکیب جدید با استفاده از اتوماتای سلولی کوانتمی استاد راهنما : جناب آقاى د كتر حسن رسولى سقاى. استاد مشاور: جناب آقاى د كتر سعيد رسولى هيكل آباد پژوهش و نگارش: رحیم علی اکبرزاده پاییز ۱۳۹۲ 

صفحه 2:
طبق قانون مور ۱-تعداد ترانزیستورهای هر تراشه در هر ۱۸ ماه دو برابر می شود. ۲-ریز پردازنده ها تا سال ۲۰۲۰ به ابعاد زیر انمی نزدیک می شوند. محدودیتهای تکنولوژی 6105 از لحاظ سطح تراشه و طول کانال از نظر حرارت و تون تلفاتی در ثر افزایش سوعت کلاک Lithography Wavelength 248m Micron 10 8001 (ت انز 2000 1990 1980 

صفحه 3:
*چرا کوانتم و کامپیوتر کوانتمی: *-سرعت کلاک بسیار بالا در حد چندین ترا هرتز *- اشغال فضای بسیار کم * ۲-توان تلفاتی بسیار پایین 

صفحه 4:
محاسبات کوانتومی محاسبات کلا سک واحد داده: کیوبیت واحد داده: بیت ‎O-»‏ »-@ 6-۰ حالات معتبر حالات معتبر ‎call)‏ + (0اره = ‎ - 0 ty)‏ ‎x=0 xel hy) =10) | by) =I) | hy) = (10) + I)yV2‏ تح امد ‎be‏ | للم 9 اظ اه اد و = لس | ‎SS‏ 4 

صفحه 5:
4 0- اتوماتاى سلولى كوانتمى * آتاماتاي سلولی کوانتومی نوعی فناوري محاسباتی است که 751550 2002107700117 كار بده ميشوة. * اين فناوري بر يايه سلول 062 شكل © 8“ 0 3 ‎wt‏ وا تا مربعى در كنار يكديكر ‎QCA Dots‏ — ‏قرار گرفته اند.‎ * P=-1 9 P=+1 inary ‘0° ( Binary ‘1° Binary 0 unary 0 © ۲ Electrons <2nm —> 1 0 © :©( C)s 

صفحه 6:
_ (p2+p4)—(P1+p3) )1( pl+p2+p3+p4 P=+1(logic 1) Null P=-1(logic0) (a) P=+1 (logic 1) Null P=-1 (logic 0) 

صفحه 7:
قطعات پایه 00۸ سيم : م۵ تا لها ‎ea] (eal Gal Es]‏ سيم 90 درجم 0 سيم 45 درجه سیم بندی هم ضفحه سیم بندی غیر هم صفحه 

صفحه 8:
QCA cell Cell Interaction Input Cell Binary Wire ~ e © 6 ٩ foo ۱9 Oo} ۱9۵۱ ۵ مس سس سس سس را سس سس State Propagation Direction he Coulomb * Information is transferred by Interaction. 

صفحه 9:
QCA al ‏گیتهای‎ ‎MGeu iS] cud © AND ‏گیت‎ * 058 ‏گیت‎ * 0 اه ۵ a ۵ ‏اه‎ ‎B ‎۵ ‏اه‎ Ps 05 ‏12ج‎ 5] 5 ‏اه داه داأه ها‎ feo] \ ‏اه‎ OE + 4 

صفحه 10:
8 كيت معکوس کننده۲ ۱۱۵ ۰ © 0 ۱۱۵ * گیت فن آوت ‎FANOUT‏ 

صفحه 11:
CLOCKING ZONE SusYS ‏مناطق‎ Output alton ‎dle ce o‏ وله وا ‎1 don ‎Relox | Switeh lente ۳ Zone ‎Relax | Switch | ‎Intro! Potential ‎ ‎Hold Zone 2 ‎۱ Zone 3 Switch Hold Releas Relax 1 ‎Time—————> 2 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 12:
QCA cell 4-phase Clocking Clock Field Strength i Clock Zone Phase Switch | Hold Release [Relax a State Propagation Direction ۰ Timing in 4 time zones Zone1l Zone2 Zone3 Zone4 © Oo [© O fo oO foo * 4 phases in © ©| © O © O Oo each clock zone کمک 

صفحه 13:
بلوک دیاگرام تفریق کننده کامل که از دو تفریق کننده ناقص تشکیل شده 

صفحه 14:
ساختار های ار شده تفریق کنند ۱۲ ۰ ۳۲ *تفریق کننده کامل ] 113 *دارای 178 سلول کوانتمی در 0.205 ۰ ۰ 

صفحه 15:
طرح تفریق کننده کامل]14[ ارات 136 سلول خوانتمی در 0168 م۱ Mi 5 1880S ‏ولع‎ ‎۳ ‎$e |‏ موی مها ‎NH‏ ‎1 0 ‎1 

صفحه 16:
طرح تفریق کننده کامل]115 * دارای 104 سلول کوانتمی در فضای 0.1043میکر ومتر مر بع 

صفحه 17:
۹ ساختار پیشنهادی تفریق کننده کامل با 06۸ -ساختار پیشنهادی تفریق کننده کامل با ۲۵ سلول کوانتمی در فضای ۰.۰۲۴۵ میکرومترمربع Borr B ae Diff 235 081 = 8 ‏قل __ هه‎ ‏كه‎ 

صفحه 18:
بلوک دیاگرام تفریق کننده پیشنهادی واثبات معادله تفریق کننده (۱۱۳0 Borr = AB + )۸ + ۸8 =AB+ ABC+ABC = AB(1 +0) +ABC + ABC = AB +ABC+ABC+ABC = AB+BC(A+A)+ABC - 48 + 96+ 60 =AB(1+ 0) + BC +A BC-AB+AC(B+B)+BC-AB + AC +BC = Maj(A,B,C) 

صفحه 19:
1 مقدمه هط :۲۱۵ ۸ ۱ | دیاگرام خروجی تفریق کننده کامل مربط به طرح پیشنهادی در max: 1,002+000 max: 1.00 min: -1.00e-000 max: 1.002+000 8 min: -1.00e--000 | max: 9.54e-001 Bor min: -2.546-001 max: 9.556001 Dit min: 2.556001 

صفحه 20:
جدول صحت تفریق کننده کامل 

صفحه 21:
جدول مقایسه سه طرح قبلی تفریق کننده کامل با طرح پیشنهادی جدول ۲-۶- جدول مقایسه برای تفریق کننده‌های معرفی شده با طرح پیشتهادی 5 ‘Number | Approxmiate d | Type of wire Latency Gate count ate ofcells | area (um)? crossing clock cycle | (MG+Inverter) Full Subtractor [13] | 5 0.205 3 Layer 8 15 Full Subtractor [14] | 136 0.136 3 Layer 7 13 Full Subtractor [15] | 4 0.1043 coplanar 7 14 Proposed 25 0.0245 coplanar 3 3 Full Subtractor 

صفحه 22:
نتايج بررسی توان تلف شده درطرح پیشنهادی با نرم افزار 00۸۵۳۲0 شكا. 1-4 نها 

صفحه 23:
دول مقادیر انرزی هلی نشتی و سویچ و کل بدست ‎Pool‏ افزار 040۸۵۳۲0 Proposed design 8.96 23.78 40.06, 25.85 22.28 19.21 69.63 75.20 83.87 ‎gt‏ #-7- مقادير انرؤى تلف ششده براى سه طرح قبلی ومقایسه پا طرح پیشنهادی ‎ ‎ ‎]14[ ‎3838 ‎160.30 ‎272.09 ‎102.00 ‎83.83 ‎68.83 ‎160.37 ‎244.13 ‎340.92 ‎ ‎13] ‎9285 ‎246.89 ‎409.09 ‎149.34 ‎114.32 ‎90.29 ‎242.19 ‎361.21 ‎499.48 ‎ ‎ ‎ ‎Full subtractor ‎Avg. Leakage energy ‎dissipation ‎Avg. Switching energy ‎dissipation ‎Total energy dissipation ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 24:
نتایج تست متوسط پلاریته خروجی ‎AOP‏ به نرم ‎QCADesigner|4s1‏ Avrage Output Polarization 295 Temperature(K) شکل ۷-6 منحنی تست 0۴+ 

صفحه 25:
مزایای تحقیق بصورت کلی ” کاهش تعدادسلولهای 06:۸ به کمتر از یک چهارم نسبت به طرح‌های قبلی ۷ کاهش فصای اشغالی توسط مدار در حدود یک پنجم مساحت دیگر مذارهای معرفی شده * کاهش تعداذ ‎bas‏ به یک پنجم نسبت به طرح‌های قبلی معرفی شده * کاهش توان تفتی کل در حدود یک سوم نسبت به طرح‌های معرفی شدهقبلی ۷ کاهش کلاک فاز بهمقدر یک دوم نسبت به طرح‌های معرفی شده قبل که پاعث کاهش تاخیرمی‌شود. ۲ اجرای مد بصورت تک لایه و بلون عبور سیم از روی هم 

صفحه 26:
[1] Perez, C. A Quasram Caller Automata Theory and Apllicstions PhD thesis" Watedco ‏تمهت‎ (Sep. 2007). Waterico, CA [2] Niemier, M. T” Designing Digs! Systeme in Quantum Cellular Automsta, MS ‘Thecis"(2004). Newe Dame University. Indiana, [5] M. Liv, “Robusmess aad Power Dissipation in Quaatim Det Cellular Automata.” PaD thesis. Note dame University. Indians (2006) [41 Navi, K., Sayecealehi, ., Farazhish, R, Rabimi Azghadi” Five iaput msjonty gate, @ new device fox quasturn dot cellar stomata” J. Comput. ‏اجه بجعت‎ 7. 1545-1953 [5] Teugaw, PD. Lent..." Logical devices implemented using quantum cellular automate” (6894) Appl. Phys. 75, 1818-1824 [6] Vantamanidi, V, Onaui, M, Lombardi, F. (2008), Two-dimensional schemes fr clockiag/iming of QCA cicuits, IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Ciscuits snc Systeme 27 (1). 43. [7] Kim, K. Wu, R Kasi,"Towarde designing robust QCA architecrues ia the presence of sneak noise paths. in Proceedings of the Design”, Automation and Test in Europe Conference and Exhibicion (2005). pp. 1214-121. [f] Ruaiowal TN Sucamal “Efticient Design of Full Adder and Subtactor using 5 input Majority gate in QCA", Proceedings of 2017 Tenth Tatemationsl Conference on Contemporary Computing (103), 10-12 August 2017, Noida, Tada [9] A.M. Chubi, S. Sayedealehi, S. Angie, aad K. Navi” Eftcient QCA Exelusive.or and ‘Muliplexer Circuits Based on a Nanoslectonic-Conpatible Designing Approach” Intemational Scholarly Resenscs Notices Vole 2014, Article ID 463967, 8 page [10] H. Dallaki and M. Metzan, "Novel Subactor Design Based on Quantum Dot Cellular Automata (QCA) Naaotechology” Tat J. Nanosci Nanotechnol, Vol 11, No 4, Dee 2015, pp. 257-262 [11] Sh Angizi, E. Atealdy, N. Bagherzades, and KL Navi,” Novel Robust Single Layer Wire Crossing Approach for Exchisive OR Sum of Products Logic Design with Quannm-Dot (Cellular Automata”, Joumal of Low Power Electronics, 2014, Val. 10, 259-271 26 

صفحه 27:
[12] Sk. Sheikhihal Sh AngisiS Sanaadi S Seyedenleh,"Desiaing Eficieat QCA Logical Cieuits With Power Dissipation Analysis" Micoelecwouics JumalTune 2015, 10.1016/, mejo2015.03.016. [13] SKathign! lakshand, GAdishi MKarthibeyan3,C Ganesh, “Design of Subtacter sing Nanotechnology Based QCA” 978-1-4244.7770-8 10/526.00 ©2010 IEEE. [14] H Dalats aad M. Metren, “Novel Subtrctor Design Based on Quantum Dot Celinar Automata (QCA) Nanotechnology” Int J. Nanosci, Nanotechnol, Vol. 11, No.4, Dee [15] Javeed Inbal Reshi, M Tariq Banday, “Eflicient Design of Nano Scale Adder and Subtract Cirenits using Quaanan dot Cellular Automata” 3d Tatermational Conference on Electrical, Electronics, Engineering Treads, Coammusiceion, Optimization aad ‘Sciences (EEECOS)-2016. [16] Watus, K, Dysart, TI, Jullien, G A. Baiman, R.A (2004) OCADesigner: a rapid design and sinlation tool for quaatam-dot cellular avtomata EEE Trans Nano- technol. 3 (1) 26.31 (17) Srivastava, S. Asthaaa, A. Bhan, S. Saker, S@011). QCAPro-an enor power of the IEEE Intemational estimation tool for QCA citeuit design. Ie: Proceeding ‘Syraposium Cieuits System, pp. 2377-2380, [18] P-Echensque, J. L. Alenso” A mathematical and computational review of Harwee-Fodk SCF methods in quanti chemistry”, Pages 3057-3008 | Received 02 May 2007, Accepted 19 Oct 2007, Published online: 01 Dec 2010. 

صفحه 28: