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초록
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가산기는 기본적인 산술 연간 장치로써, 산술 연산 시스템 전체의 속도 및 전력소모에 결정적인 역할을 한다. 단일 비트 전가산기의 성능을 향상시키는 문제는 시스템 성능 향상의 기본적인 요소이다. 주 논문에서는 기존의 모듈 I과 모듈III를 거쳐 출력 Cout을 갖는 XOR-XNOR 구조와는 달리 모듈 I을 거치지 않고 입력 A, B, Cin에 의해 모듈III를 거쳐 출력 Cout을 갖는 새로운 구조를 이용한다. 최대 5단계의 지연단계를 2단계로 줄인 전가산기를 제안한다. 따라서 Cout 출력속도가 향상되어 리플캐리 가산기와 같은 직렬연결의 경우 더욱 좋은 성능을 나타내고 있다. 제안한 1Bit 전가산기는 static CMOS, CPL, TFA, HPSC, TSAC 전가산기에 비해 좋은 성능을 가지고 있다. 가장 좋은 성능을 나타내는 기존의 전가산기에 비해 4.3% 향상된 지연시간을 가지며 9.8%의 향상된 PDP 비율을 갖는다. 제안한 전가산기 회로는 HSPICE 툴을 이용하여 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정에서 전력소모 및 동작속도를 측정하였으며 공급전압에 따른 특성을 비교하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A full adders is an important component in applications of digital signal processors and microprocessors. Thus it is imperative to improve the power dissipation and operating speed for designing a full adder. We propose a new adder with modified version of conventional static CMOS and pass transisto...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 성능 평가를 나타내고 있다. 1-Bit 전가산기와 4-Bit 및 16-Bit 리플캐리 가산기의 지연시간 및 전력 소모를 비교 분석하고 공급전압(L8V, 1.5V, 1.2V) 의변화에 따른 시뮬레이션 결과를 비교 분석한다. 기존 회로와 제안한 전가산기 회로는 0.
  • 2V) 의변화에 따른 시뮬레이션 결과를 비교 분석한다. 기존 회로와 제안한 전가산기 회로는 0.18㈣ CMOS 공정을 이용하여 공급전압 1.8V, 주파수 100MHz에서 시뮬레이션하였다.
  • 본 논문에서는 기존의 XOR-XNOR 구조와 달리 모듈 I 을 거치지 않고 입력 A, B, Cin에 의해 출력 Cout 을 갖는 전가산기를 제안하고 있다. 따라서 기존 회로의 동작의 최대 다섯 단계를 두 단계로 줄여 Cout 출력속도가 빠르다.
  • 본 논문에서는 기존의 모듈 I 과 모듈 ni를 거쳐 출력 Cout을 갖는 XOR-XNOR 구조와 달리 그림 5에서와같이 모듈 I 을 거치지 않고 입력 A, B, Cin에 의해 모듈 HI를 거쳐 출력 Cout을 갖는 새로운 구조를 이용하여 동작의 단계를 줄인 전가산기를 제안한다.
  • 따라서 동작 속도가 빠르며 리플캐리 가산기와 같은 멀티 비트의 가산기 회로에서 더 좋은 성능을 가지고 있다. 제안한 전가산기 의 모듈 I 은 XOR와 XNOR를 생성 하게 되 며 모듈 II와 모듈 HI는 출력 Sum과 Cout을 생성한다. 제안한 전가산기 회로의 전체 구조는 그림 6과 같다.
  • HPSC 전가산기는 전압강하 문제로 인해 지연시간이 다른 전가산기에 비해 빠르게 증가한다. 제안한 전가산기는 전압강하의 문제점이 없고 풀스윙 하여 안정된 동작을 하며 공급전압변화에 영향이 적다.

대상 데이터

  • TFA(3) 구조는 XOR-XNOR의 구조를 이용 하였으며 구조적으로 전력소모가 작다. 패스 트랜지스터의 다른 형태의 구조로써 전압강하 문제가 없다.
  • 기존회로와 제안한 전가산기 회로는 0.18网1 CMOS 공정을 이용하여 공급전압 L8V, 주파수 100MHz에서 시뮬레이션 하였다.
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참고문헌 (10)

  1. R. Zimmermann and W. Fichtner, "Low-power logic styles: CMOS versus pass-transistor logic," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 32, no.7, pp.1079-1090, Jul. 1997 

  2. A. Rjoub and O. Koufopavlou, "Low-Power Domini Logic Multiplier Using Low-Swing Technique", in Proceeding of IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, vol. 2, pp. 45-48, 1998 

  3. N. Zhuang and H. Wu "A New Design of the CMOS Full Adder", IEEE Journal of Solid-Stats Circuits, vol. 27, no. 5, pp. 840-844, May 1992 

  4. Jyh-Ming Wang, Sung-Chuan Fang, and Wu-Shiung Feng, "New Efficient Design for XOR-XNOR Functions on the Transistor Level", IEEE Journal of Solid-Stats Circuits, vol. 29, no. 7, pp. 780-786, July 1994 

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  7. A. M. Shams, T. K. Darwish, and M. A. Bayoumi, "Performance analysis of low-power 1bit CMOS full adder cells", IEEE Transactions VLSI Syst., Vol 10, no. 1, pp. 20-29, Feb. 2002 

  8. C. H. Chang, J. Gu, and M. Zang, "A review of 0.18um full adder perpormances for tree structured arithmetic circuits", IEEE Trans. VLSl syst., vol. 13, no. 6, pp. 668-695, Jun. 2005 

  9. H. A. Mahmoud and M. Bayoumi, "A 10-tansistor low-power high-speed full adder cell", in Proc. Int. Symp. Circuit syst., pp. I-43-46, 1999 

  10. A. Fayed and M. A. Bayoumi, "A low-power 10 transistor full adder cell for embedded architectures", in Proc. IEEE Int. Symp. Circuit syst., pp. IV-226-229, 2001 

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