基于择多逻辑的算术运算单元设计

发布时间：2021-10-05 01:23

　　随着集成电路工艺特征尺寸不断减小,逐渐趋向于1nm,量子效应开始影响电子的正常运动,器件面临失效。新兴技术被提出代替传统的互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）;其中纳米技术作为有力的候选替代方案大多以择多逻辑（Majority Logic,ML）为主的。一方面,金融领域和商业领域的发展不仅要求高精度,而且要求高性能,现有的十进制算术运算单元设计面临挑战;另一方面,算术运算单元的功耗已成为制约集成电路发展的主要因素,将纳米技术和低功耗技术近似计算相结合无疑会降低功耗以及减小延时。因此,本文基于择多逻辑分别针对金融领域和容错领域从高精度十进制算术运算单元和低功耗近似算术运算单元两个方面进行研究。针对高精度十进制算术运算单元,本文根据择多逻辑的特性提出了一种十进制加法器的设计方法,该方法采用进位前缀结构,重新定义了修正模块中十进制进位输出的计算方法,使得多位十进制加法器中的二进制结果能够并行生成,从而缩短了关键路径,减少了延时。基于所提出的设计方法,本文根据不同的二进制加法器设计了不同的十进制加法器,不仅从理论上对比... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于择多逻辑的十进制加法器的研究现状
        1.2.2 基于择多逻辑的二进制加法器的研究现状
        1.2.3 基于择多逻辑的乘法器的研究现状
    1.3 本章主要研究内容
第二章 基于择多逻辑的经典算术运算单元结构
    2.1 传统十进制加法器结构
    2.2 基于择多逻辑的加法器结构
        2.2.1 精确二进制加法器
        2.2.2 近似二进制加法器
    2.3 基于择多逻辑的乘法器结构
        2.3.1 精确乘法器
        2.3.2 4:2 压缩器
    2.4 评价指标
        2.4.1 QCA设计的评价指标
        2.4.2 近似设计的评价指标
        2.4.3 图像质量的评价指标
    2.5 本章小结
第三章 基于择多逻辑的十进制加法器设计
    3.1 十进制加法器设计结构
    3.2 十进制加法器的复杂度理论分析
        3.2.1 面积复杂度分析
        3.2.2 时间复杂度分析
    3.3 十进制加法器的性能对比
        3.3.1 理论复杂度对比
        3.3.2 基于QCA的实验结果对比
    3.4 本章小结
第四章 基于择多逻辑的近似全加器设计
    4.1 1 位近似全加器设计
    4.2 2 位近似加法器设计
        4.2.1 基于1位近似加法器
        4.2.2 基于真值表剪裁
        4.2.3 2 位近似全加器的性能对比
    4.3 多位近似加法器设计
        4.3.1 4 位近似加法器
        4.3.2 8 位近似加法器设计
    4.4 8 位近似加法器的图像应用
    4.5 本章小结
第五章 基于择多逻辑的近似乘法器设计
    5.1 2 × 2 MLAM设计
    5.2 补偿位选择
    5.3 近似压缩器设计
        5.3.1 基于1位MLAFAs的MLACs
        5.3.2 基于卡诺图输出个数裁剪的MLAC
        5.3.3 MLACs性能对比
    5.4 近似乘法器的PPR电路设计
        5.4.1 4 × 4 MLAMs设计
        5.4.2 8 × 8 MLAMs
    5.5 8 位近似乘法器的图像应用
        5.5.1 不同补偿位个数的 8 × 8 MLAMs
        5.5.2 不同PPR电路的 8 × 8 MLAMs
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
附录
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]An enhanced high-speed multi-digit BCD adder using quantum-dot cellular automata[J]. D.Ajitha,K.V.Ramanaiah,V.Sumalatha.  Journal of Semiconductors. 2017(02)
[2]微电子科学技术和集成电路产业 技术讲座 第四章 21世纪硅微电子技术发展的主要趋势和方向[J]. 王阳元.  中国集成电路. 2003(04)



本文编号：3418718