توسعه روشی نوین برای طراحی پردازنده‌های با مصرف انرژی پایین و سرعت بالا
خلاصه مطلب
به نقل از دانشگاه علم و فرهنگ و به گزارش خبرگزاری مهر، پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندس رضا فرجی از دانشکده فنی و مهندسی (رشته مهندسی برق – سیستم‌های الکترونیک دیجیتال) دانشگاه علم و فرهنگ با عنوان «طراحی و شبیه‌سازی یک واحد محاسبه و منطق چند لایه در فناوری اتوماتای سلولی کوانتومی QC» با راهنمایی دکتر عبدالحسین رضائی، عضو هیئت‌علمی این دانشگاه، به انجام رسیده است.
رضا فرجی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق از دانشگاه علم و فرهنگ، در پژوهش تازه‌ای واحد محاسبه و منطق (ALU) را با طراحی نوآورانه و مبتنی بر فناوری سلولی کوانتومی (QCA) توسعه داده و شبیه‌سازی کرده است. این مطالعه با هدف ارتقاء عملکرد مدارهای دیجیتال صورت گرفته و به دستاوردهای قابل توجهی در زمینه کاهش مصرف انرژی، کاهش ابعاد و افزایش سرعت محاسبات دست یافته است.
فناوری CMOS، که سال‌ها در طراحی مدارهای دیجیتال کاربرد داشته است، اکنون با چالش‌هایی مانند مصرف انرژی زیاد، افزایش هزینه‌های تولید و مشکلات مربوط به اثر کانال کوتاه روبه‌رو شده است. در مقابل، فناوری سلولی کوانتومی (QCA) به دلیل برخورداری از چگالی بالا، مصرف انرژی بسیار کم و سرعت فوق‌العاده، به‌عنوان جایگزینی احتمالی برای CMOS شناخته می‌شود.
در این مطالعه، یک واحد محاسباتی و منطقی نوین با ساختار برگشت‌پذیر و چندلایه طراحی گردید. این طراحی به کمک دروازه‌های منطقی پیشرفته‌ای همچون Fredkin توانسته است بهینه‌سازی در مصرف انرژی و کاهش چشمگیر مساحت مورد نیاز را تحقق بخشد. شبیه‌سازی‌ها با بهره‌گیری از نرم‌افزار QCADesigner نسخه ۲.۰.۳ صورت گرفته و نتایج حاصل، کارایی بالای این واحد را تأیید می‌نمایند.
با توجه به افزایش مستمر تقاضا برای مدارهای دیجیتالی که با مصرف انرژی کم و کارایی بالا عمل می‌کنند، این پژوهش می‌تواند در توسعه فناوری‌های محاسباتی آینده نقشی اساسی داشته باشد. طراحی واحدهای محاسبه و منطق بر پایه QCA می‌تواند منجر به افزایش سرعت پردازش و کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از مصرف زیاد انرژی در فناوری‌های کنونی شود.
این پایان‌نامه که تحت نظارت دکتر عبدالحسین رضائی تهیه شده است، بیانگر تلاش‌های فراوانی در جهت ارتقاء فناوری‌های محاسباتی بوده و می‌تواند محرکی برای تحقیقات بیشتر در این زمینه باشد.
شایان ذکر است که بهره‌گیری از نتایج این تحقیق در طراحی پردازنده‌ها و مدارهای دیجیتال نسل آینده، قادر است تحولی چشمگیر در صنعت الکترونیک به وجود آورد.