Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail práce

Novel approach to polymorphism in gate-level digital circuits

Disertační práce Student: Nevoral Jan Ak.rok: 2019/2020 Vedoucí: Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA
Název česky
Nový přístup k polymorfismu číslicových obvodů na úrovni hradel
Jazyk
anglický
Stav
odevzdáno
Obhajoba
1. ledna 2020
Ústav
Studijní program
Obor studia
Soubory
Klíčová slova
Polymorfní elektronika, multifunkční hradlo, polymorfní hradlo, ambipolární transistor, MOSFET, číslicový obvod, PoLibSi
Abstrakt
Před necelými dvaceti lety byl představen nekonvenční přístup k implementaci multifunkčních obvodů, tzv. polymorfní elektronika. Polymorfní elektronika umožňuje implementovat jedním obvodem dvě nebo více funkcí, přičemž aktuálně funkce závisí na stavu okolního prostředí obvodu. Klíčovými komponentami takových obvodů jsou polymorfní hradla. Od představení konceptu polymorfní elektroniky bylo publikováno několik desítek polymorfních hradel. Parametry většiny z nich však neumožňují jejich využití v reálných aplikacích. Bez dostatečného množství polymorfních hradel s dobrými parametry však nejspíše zůstane v aplikacích založených na multifunkčním chování nebo rekonfiguraci konvenční elektronika preferována před tou polymorfní.
Tato disertační práce představuje nový přístup k polymorfní elektronice. Je založen na hradlech, jejichž funkce závisí na polaritě napájecích přívodů. Cílem této disertační práce je ukázat, že takový přístup umožňuje navrhnout hradla s výrazně lepšími parametry. Aby bylo možné systematicky navrhovat na úrovni tranzistorů takováto hradla, byla navržena evoluční metoda založená na kartézském genetickém programování (CGP). To umožnilo navrhnout několik sad efektivních polymorfních hradel založených jak na konvenčních MOSFET tranzistorech, tak na double-gate ambipolárních tranzistorech. Z těchto sad hradel byla vytvořena knihovna, která je v současné době volně dostupná pro ostatní vědce. Dále byla v této práci navržena řada složitějších obvodů založená na navržených hradlech. Na různých úrovních návrhu obvodů (hradla, RTL, cílová aplikace) je pak ukázáno, že navrhovaný polymorfismus na úrovni hradel představuje velké výhody v porovnání s předchozí generací polymorfních hradel, ale může být také konkurenceschopný nebo výrazně lepší než konvenční řešení takovýchto obvodů.
Citace
NEVORAL, Jan. Novel approach to polymorphism in gate-level digital circuits. Brno, 2019. Disertační práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta informačních technologií. 2020-01-01. Vedoucí práce Růžička Richard. Dostupné z: https://www.fit.vut.cz/study/phd-thesis/948/
BibTeX
@PHDTHESIS{FITPT948,
    author = "Jan Nevoral",
    type = "Diserta\v{c}n\'{i} pr\'{a}ce",
    title = "Novel approach to polymorphism in gate-level digital circuits",
    school = "Vysok\'{e} u\v{c}en\'{i} technick\'{e} v Brn\v{e}, Fakulta informa\v{c}n\'{i}ch technologi\'{i}",
    year = 2020,
    location = "Brno, CZ",
    language = "english",
    url = "https://www.fit.vut.cz/study/phd-thesis/948/"
}
Nahoru