بررسی وامکان سنجی طراحی مدارات منطقی برگشت پذیر براساس تکنولوژی اتوماتای نقطه کوانتومی سلولی

یکی از مشکلات مهم در طراحی مدارهای مجتمع بسیار فشرده، دفع انرژی حرارتی تولید شده توسط ترانزیستورهای مدار است.این اتلاف انرژی به یک عامل محدود کننده در طرحی مدار تبدیل شده است .برای حل مشکل اتلاف توان یک راه این است کهمدارها به صورت برگشت پذیر طراحی شوند. طراحی مدار با استفاده از دروازه های برگشت پذیر باعث می شود که مدار اتلافانرژی نداشته باشد. منطق برگشت پذیر از موضوعات مورد علاقه در سیستم های مبتنی بر فناوری نانو، محاسبات کوانتومی وطراحی مدارهای CMOS کم مصرف می باشد مدارات مبتنی بر منطق برگشت پذیر در ، نانوتکنولوژی، طراحی CMOS های مصرف توان پایین و پردازش اطلاعات نوری ، کاربردهای زیادی دارند. علی رغم مدارات غیربرگشت پذیر، مدارات برگشت پذیر،مصرف توان ندارند، بنابراین بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.مدارات معمولی به هنگام بازیابی اطلاعات از دست رفته انرژی تلفمی کنند و این اتلاف انرژی به خاطر وجود نگاشت هم پوشانی شده بین بردارهای ورودی و خروجی است. برگشت پذیری انرژیازدست رفته را بازیابی می کند و با استفاده از مکانیزم های تحمل پذیری خطا، از بروز خطای بیتی جلوگیری می کند .محاسبات برگشت پذیر در حال به دست آوردن محبوبیت در زمینه های مختلف است، مانند محاسبات کوانتومی، اطلاع رسانی DNA و تکنولوژی CMOS وغیره می باشدامروزه با حرکت سریعی که در جهت کوچک سازی مدارات وجود دارد. تکنولوژی MOSFET با معایب متعددی از جمله تونلزنی وافزایش حرارت همراه است. بنابراین تکنولوژی های متعددی برای خروج از مشکلات پیش روی تکنولوژی MOSFET معرفی شده است. یکی از این تکنولوژیها آتوماتای سلولی کوانتوم- نقطه ایی (QCA) است، که دارای مزایای متعددی میباشد. همچنین، با توجه به اهمیت روبه رشد کاهش مصرف انرژی طرح استفاده از منطق برگشت پذیر در تکنولوژی QCA موضوع جدیدی است، که باعث کاهش اتلاف توان در مدارات می گردد. در این مقاله بروی گیت های محاسباتی مدار منطقی بطور خاص نیم جمع کننده و تمام جمع کننده تمرکز گردید که به عنوان مدار پایه در بسیاری از مدارات دیگر وهمچنین واحدهای محاسباتی و مقایسه ای استفاده می گردد. تا حد امکان مدارات چگال تر پیاده سازی شد تا به ابعاد نانومتریمطلوب نزدیکتر شود.از جهت سرعت و اندازه مساحت اشغالی تا 50 % نسبت به کارهای پیشین بهبود پیدا نمودند. تمامی طراحیها و نتایج شبیه سازی در نرم افزار QCADesigner انجام شد.

Keywords:

اتوماتای نقطه کوانتومی سلولی , گیت اکثریت , مدارات برگشت پذیر , گیت معکوس کننده نیم رسانای اکسید فلزی مکمل