طراحی یک سیستم محاسباتی نورومورفیک مبتنی بر اسپینترونیک با راندمان بالا با استفاده از مدار جانبی ردیابی جریان
عنوان مقاله: طراحی یک سیستم محاسباتی نورومورفیک مبتنی بر اسپینترونیک با راندمان بالا با استفاده از مدار جانبی ردیابی جریان
شناسه ملی مقاله: JR_JIPET-15-58_006
منتشر شده در در سال 1403
شناسه ملی مقاله: JR_JIPET-15-58_006
منتشر شده در در سال 1403
مشخصات نویسندگان مقاله:
پگاه شفقی - دانشکده مهندسی برق- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
هومان فرخانی - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، الکترونیک و فوتونیک- دانشگاه آرهوس دانمارک، آرهوس، دانمارک
مهدی دولتشاهی - دانشکده مهندسی برق- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
همایون مهدوی نسب - مرکز تحقیقات ریزشبکه های هوشمند- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
خلاصه مقاله:
پگاه شفقی - دانشکده مهندسی برق- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
هومان فرخانی - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، الکترونیک و فوتونیک- دانشگاه آرهوس دانمارک، آرهوس، دانمارک
مهدی دولتشاهی - دانشکده مهندسی برق- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
همایون مهدوی نسب - مرکز تحقیقات ریزشبکه های هوشمند- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
پیادهسازی یک سیستم محاسباتی عصبی (NCS) با استفاده از مدارهای دیجیتال و آنالوگ در فناوری نیمرسانای اکسید فلز مکمل (CMOS)، فضا و توان زیادی مصرف میکند. با پیشرفت تحقیقات نانو فناوری، ترکیب مدارهای اتصال تونلی مغناطیسی (MTJ) و CMOS، پیادهسازی NCSهایی با چگالی بالا ومصرف توان پایین را امکانپذیر کرده است. با این وجود، هنوز بین کارایی مغز انسان و NCSها فاصله زیادی وجود دارد. برای کاهش این شکاف، لازم است تا مصرف انرژی و تاخیر در NCS کاهش پیدا کند. مصرف انرژی زیاد NCS، به دلیل جریان زیاد مورد نیاز برای تغییر وضعیت MTJ است. در گذشته محققان با تکنیکهای ردیابی ولتاژ MTJ و قطع جریان آن بلافاصله پس از کلیدزنی MTJ، مصرف انرژی را کاهش دادند. اما به دلیل تغییرات کوچک ولتاژ پس از کلیدزنی، در این روشها مصرف انرژی همچنان بالا است (به دلیل نیاز به تقویتکنندهها).در این مقاله روش جدیدی مبتنی بر ردیابی جریان MTJ (به جای ولتاژ آن) و قطع جریان MTJ بلافاصله پس از کلیدزنی MTJ پیشنهاد شده است. با توجه به تغییرات زیاد در جریان MTJ پس از کلیدزنی (حدود ۴۰ درصد)، نیازی به استفاده از تقویتکننده در مدار ردیابی و قطع جریان MTJ نیست. بنابراین، مدار ردیابی ولتاژ با مدار پیشنهادی جایگزین می شود تا مصرف انرژی، سرعت و تاخیر NCS بهبود یابد. در تمام طراحیهای گذشته، تغییرات ولتاژ در دو سر MTJ PL, FL) یا هر دو( برای تشخیص کلیدزنی MTJ استفاده شده است. در مدار پیشنهادی کلیدزنی MTJ با توجه به جریان MTJ تشخیص داده میشود و سپس جریان آن بلافاصله قطع می شود. بر اساس نتایج شبیه سازی در فناوری ۶۵nm-CMOS مدار پیشنهادی می تواند، مصرف انرژی و سرعت یک NCS را به ترتیب ۴۹ درصد و ۱/۲/ برابر در مقایسه با یک NCS نوعی بهبود بخشد.
کلمات کلیدی: آینه جریان, مصرف انرژی, اتصال تونلی مغناطیسی, ممریستور, سیستم محاسباتی عصبی, اسپینترونیک
صفحه اختصاصی مقاله و دریافت فایل کامل: https://civilica.com/doc/1639827/