otimização do dimensionamento dos transistores de um circuito somador para redução de atrasos e...

Otimização do dimensionamento dos transistores de um circuito somador para redução de atrasos e consumo de potência

Ygor Aguiar, Braian Maciel, Alexandra Zimpeck

Universidade Federal do Rio Grande – FURGCentro de Ciências Computacionais – C3Grupo de Sistemas Digitais e Embarcados

10ª Mostra da Produção Universitária – MPU

Orientadores: Cristina Meinhardt, Paulo Butzen

Sumário:

● Introdução● Objetivo ● Metodologia● Resultados● Conclusões

Introdução:

● Celulares, computadores, câmeras digitais, chips e todo tipo de dispositivo eletrônico são fruto do desenvolvimento da microeletrônica. Isso foi possível devido ao contínuo processo de miniaturização dos componentes eletrônicos.

Introdução:● O transistor

○ Componente eletrônico, que substituiu a válvula triodo.

○ Considerado uma das maiores descobertas na história moderna.

○ Ampla aplicação:■ Amplificação;■ Oscilação;■ Modulação/Demodulação;■ Comutação(Chaveamento);■ Outros...

Introdução:● O transistor

○ Componente eletrônico, que substituiu a válvula triodo.

○ Considerado uma das maiores descobertas na história moderna.

○ Ampla aplicação:■ Amplificação;■ Oscilação;■ Modulação/Demodulação;■ Comutação(Chaveamento);■ Outros...

Introdução:

Para cada transistor de um circuito é definida uma largura W e um comprimento L.

● Dimensionamento de transistores:

Introdução:

Quanto maior a largura do transistor(W):

● Menor Resistência, portanto menor o atraso.

● Maior a Capacitância , ou seja, maior potência consumida.

● Dimensionamento de transistores:

Unidade Lógica e Aritmética (ULA):

● Importante unidade que compõe um processador;

● Circuitos Aritméticos:○ Principal Circuito Somador;

Introdução:

Objetivo

● O objetivo deste projeto é encontrar um dimensionamento para os transistores de um circuito somador que proporcione um melhor desempenho, ou seja, diminuição dos atrasos, e também um outro dimensionamento que reduza o consumo de potência.

Metodologia

● Em vista de sua grande importância

e utilização o circuito benchmark escolhido foi um somador.● Serão avaliados 4

circuitos base

Híbrido 26t

Wp2

Wp

Wp

Wp2Wp Wp2

Wp2

Wp

Wp

Wp

Wp

WnWn

WnWn2

Wn2Wn

Wn2

Wn2 Wn

Wn

Wn

Circuito 1● Dois tamanhos de Wp● Dois tamanhos de Wn

Wp2

Wp

Wp

Wp2

Wp Wp2

Wp2

Wp

Wp

Wp

Wp

WnWn

WnWn

WnWn

Wn

Wn Wn

Wn

Wn

Circuito 2● Dois tamanhos de Wp● Todos os Wn são iguais.

Wp

Wp

Wp

WpWp Wp

Wp

Wp

Wp

Wp

Wp

WnWn

WnWn2

Wn2Wn

Wn2

Wn2 Wn

WnWn

Circuito 3● Todos os Wp são iguais.● Dois tamanhos de Wn.

Wp

Wp

Wp

Wp

Wp Wp

Wp

Wp

Wp

Wp

Wp

WnWn

WnWn

WnWn

Wn

Wn Wn

WnWn

Circuito 4● Todos Wp são iguais● Todos os Wn são iguais.

Metodologia

● Variações de Wp de 100 a 400, em passo de 50n.

● Os circuitos foram descritos e simulados no simulador elétrico NGSPICE;

● A tecnologia utilizada foi a preditiva 32nm Low Power;

Medição de Atraso

● O tempo que leva para uma transição no sinal de entrada provocar uma transição no sinal de saída.

Medição de Potência

● Para a medição da potência média dissipada do circuito: (P=IV)

Power-Delay Product (PDP)

● Produto Potência-Atraso○ Energia por operação de chaveamento.

PDP = P * Tp

P=potênciaTp=tempo de propagação

Resultado dos Dimensionamentos

Atrasos da Saída SUM:

Resultado dos DimensionamentosAtrasos da Saída Cout:

Resultado dos Dimensionamentos

Consumo de Potência da Saída SUM:

Resultado dos Dimensionamentos

Consumo de Potência da Saída Cout:

Resultado dos DimensionamentosPDP SUM:

Resultado dos DimensionamentosPDP Cout:

Conclusões

● Dimensionamento para Desempenho: ○ Circuito 1 com Wp=100n Wn = 100n para

a saida SUM.○ Circuito 3 com Wp=100n Wn=100n para

a saida Cout.● Dimensionamento para Potência:

○ Circuito 2 com Wp=100n Wn = 100n.● Dimensionamento para PDP:

○ Circuito 4 com Wp=100n Wn = 100n.

Otimização do dimensionamento dos transistores de um circuito somador para redução de atrasos e consumo de potência

Ygor Aguiar, Braian Maciel, Alexandra Zimpeck

Universidade Federal do Rio Grande – FURGCentro de Ciências Computacionais – C3Grupo de Sistemas Digitais e Embarcados

10ª Mostra da Produção Universitária – MPU

Orientadores: Cristina Meinhardt, Paulo Butzen

Obrigado pela Atenção!