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QCA를 이용한 효율적인 BCD-3초과 코드 변환기 설계
유영원 ( Young Won You ),전준철 ( Jun Cheol Jeon ) 한국항행학회 2013 韓國航行學會論文誌 Vol.17 No.6
양자 셀룰라 오토마타(QCA)는 CMOS의 기술을 상속받을 차세대 나노 전자 소자 중 하나이다. QCA는 원자규모 및 초저전력화로 이목이 집중되고 있으며 다양한 QCA 회로들이 제안되었다. 십진 출력을 요하는 전자회로와 마이크로프로세서에서 주로 사용되는 이진화 십진법(BCD)은 연산을 위한 변환은 편하지만 데이터 낭비가심하다. 본 논문에서는 QCA 회로에서 감산 및 반올림에 효과적으로 이용될 수 있는 BCD-3초과 코드를 제안한다. 제안된 구조는 잡음을 최소화하고 공간 및 시간 복잡도를 고려하여 효율적으로 설계되었으며 시뮬레이션을 통해 검증하였다. Quantum-dot cellular automata(QCA) is a new technology and it is an one of the alternative high performance over existing complementary metal-oxide semi-conductor(CMOS). QCA is nanoscale device and ultra-low power consumption compared with transistor-based technologies, and various circuits using QCA technology have been proposed. Binary-coded decimal(BCD), which represents decimal digits in binary, is mainly used in electronic circuits and Microprocessor, and it is comfortable in conversion operation but many data loss. In this paper, we present an BCD-EXCESS 3 Code converter which can be efficiently used for subtraction and half adjust. The proposed scheme has efficiently designed considering space and time complexities and minimization of noise, and it has been simulated and confirmed.
유영원 ( Young-won You ),김기원 ( Kee-won Kim ),전준철 ( Jun-cheol Jeon ) 한국항행학회 2016 韓國航行學會論文誌 Vol.20 No.6
CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor)의 소형화에 대한 한계를 극복할 수 있는 대체 기술 중 하나인 양자 셀룰라 오토마타 (QCA; quantum cellular automata)는 나노 단위의 셀들로 이루어져 있고, 전력의 소모량이 매우 적은 것이 특징이다. QCA를 이용한 다양한 회로들이 연구되고 있고, 그 중에서 XOR (exclusive-OR)게이트는 오류 검사 및 복구에 유용하게 사용되고 있다. 기존의 XOR 논리 게이트는 확장성이 부족하고, 클럭 구간의 수가 많이 소요되며, 실제 구현에 어려움이 있는 경우가 많다. 이러한 단점을 극복하기 위해 클럭 구간의 수를 단축한 다수결 게이트를 이용한 XOR 논리 게이트를 제안한다. 제안한 회로는 기존의 XOR논리 게이트들과 비교·분석하고 그 성능을 검증한다. Quantum cellular automata (QCA) are one of the alternative technologies that can overcome the limits of complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) scaling. It consists of nano-scale cells and demands very low power consumption. Various circuits on QCA have been researched until these days, and in the middle of the researches, exclusive-OR (XOR) gates are used as error detection and recover. Typical XOR logic gates have a lack of scalable, many clock zones and crossover designs so that they are difficult to implement. In order to overcome these disadvantages, this paper proposes XOR design using majority gate reduced clock zone. The proposed design is compared and analysed to previous designs and is verified the performance.
기반 기술 : 확장성을 고려한 QCA BCD-3초과 코드 변환기 설계
유영원 ( Young Won You ),전준철 ( Jun Cheol Jeon ) 한국항행학회 2016 韓國航行學會論文誌 Vol.20 No.1
양자점 셀룰라 오토마타 (QCA; quantum-dot cellular automata)는 나노 규모의 크기와 낮은 전력 소비로 각광받고 있으며, CMOS 기술의 규모의 한계를 극복할 수 있는 대체 기술로 떠오르고 있다. 현재까지 QCA상에서 설계된 BCD-3초과 코드는 확장성을 고려하지 않았으며 대규모 회로 설계에는 적합하지 않았다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 확장성을 고려한 BCD-3초과 코드 회로를 설계한다. 확장이 가능한 구조를 설계하기 위해 확장된 교차부 구조를 이용하여 입력과 출력의 흐름을 제어하고, 출력되는 값들의 동기화를 위해 5입력 다수결 게이트를 이용한다. 설계한 구조에 대해 QCADesigner를 이용하여 시뮬레이션을 수행한 후 그 결과에 대해 유효성을 검증한다. 제안된 구조는 기존의 URG BCD-3초과 코드변환기와 비교하여 32개의 게이트를 줄이며 빈 공간의 비율 또한 7% 감소시켰다. 또한 확장성이 고려되지 않은 기존의 QCA BCD-3초과 코드 변환기가 회로 확장 시 필요한 7개의 클럭을 1개의 클럭으로 줄였다. Quantum-dot cellular automata (QCA) consists of nano-scale cells and demands very low power consumption so that it is one of the alternative technologies that can overcome the limits of scaling CMOS technologies. Typical BCD-EXCESS 3 code converters using QCA have not considered the scalability so that the architectures are not suitable for a large scale circuit design. Thus, we design a BCD-EXCESS 3 code converter with scalability using QCADesigner and verify the effectiveness by simulation. Our structure have reduced 32 gates and 7% of garbage space rate compare with typical URG BCD-EXCESS 3 code converter. Also, 1 clock is only needed for circuit expansion of our structure though typical QCA BCD-EXCESS 3 code converter demands 7 clocks.