بخشی از مقاله
چکیده
جمع کنندهها یکی از مدارهای اصلی و مهم در پردازش سیگنال میباشد که نقش مهمی در کارایی این نوع مدارها دارند. در این مقاله قصد داریم که جمع کننده های تقریبی را مورد مطالعه قرار دهیم و نیز کاربردهای آنها در پردازش سیگنال مورد بررسی قرار دهیم. به این منظور جمع کنندههای با انتخاب حدسی رقم نقلی به نام SCSA مورد مطالعه دقیق قرار خواهد گرفت و سعی میشود کارایی آن را بهبود و توسعه داد. برای بررسی درستی عملکرد جمع کننده های ارائه شده، آنها را در یک فیلتر گوسی به کار خواهیم برد. و در انتها شبیه سازی و پیاده سازی گزارش و تجزیه و تحلیل خواهد شد.
-1 مقدمه
در این مقاله ابتدا نتایج شبیه سازی فیلتر گوسی که در آن از جمع کنندههای تقریبی بر اساس معماری فیلتر گوسی با استفاده از جمع کنندها استفاده شده است را گزارش خواهیم کرد. در این شبیه سازی هدف این است که کیفیت خروجی فیلترهای مختلف که از جمع کنندههای مختلف استفاده شده است را مورد بررسی و مقایسه قرار دهیم. بعد از اینکه عملکرد جمع کننده تقریبی پیشنهاد در فیلتر مورد تائید قرار گرفت سپس نتایج سنتز و پیاده سازی آن بر روی FPGA گزارش خواهد شد.
پارامترهایی که در این بخش مورد بررسی قرار میگیرند عبارتند از: مساحت و تاخیر زمانی جمع کنندههای تقریبی با اندازه بلوکهای مختلف. یکی از سادهترین و در عین حال مهمترین مدار محاسباتی، جمع کنندهها میباشند که تلاشهای زیادی برای بازطراحی و پیاده سازی طرحهای تقریبی آن شده است. جمع کنندههای تقریبی پیشنهاد داده اند که در آنها هدف کاهش تعداد ترانزیستورهای مدار بوده است با تخمین یا حدس رقم نقلی در جمع کنندههای با اندازه بزرگ، از ایجاد زنجیره رقم نقلی طولانی جلوگیری کنند. طراحی جمع کنندههای تقریبی مبتنی بر حدس رقم نقلی در مقایسه با جمع کنندههای معمولی میتواند همزمان پارامترهای مساحت، تاخیر و توان مصرفی را بهبود دهد.
-2طراحی جمع کننده MCSA
بلوک دیاگرام جمع کننده -n MCSAبیتی در شکل 0نشان داده شده است. در این جمع کننده همانند SCSA از بلوک ها یا پنجرههای جمع کننده و مدار پیش بینی رقم نقلی استفاده شده است.
شکل - 1 بلوک دیاگرام جمع کننده پیشنهادی به نام MCSA
در بلوک دیاگرام تعداد بلوک ها و اندازه هرکدام از پنجره-های جمع کننده بیت می باشد. در این جمع کننده مدار پیش بینی رقم نقلی وجود دارد. از مدار پیش بینی رقم نقلی برای تخمین رقم نقلی ورودی پنجره جمع کننده هر بلوک استقاده می شود. هر بلوک در این جمع کننده از سه جزء تشکیل شده است: تولید کننده رقم نقلی داخلی، مالتی پلکسر 2 به 1 -بیتی و جمع کننده داخلی -بیتی. تولید کننده های رقم نقلی داخلی، رقم نقلی ورودی جمع کننده داخلی را فراهم می کنند. از سیگنال خروجی مدار پیش بینی رقم نقلی برای انتخاب یکی از رقمهای نقلی داخلی استفاده میشود. هر جمع کننده داخلی، حاصلجمع جزئی هر بلوک را تولید می کند.
شکل-2 جزئیات یک بلوک جمع کننده با اندازه k=4 در MCSA
همانطور که در 0مشخص می باشد، در روش پیشنهادی به جای تولید کننده رقم نقلی یک بیتی با ورودی '1' فقط از یک گیت OR و به جای تولید کننده رقم نقلی یک بیتی با ورودی '0' فقط از یک گیت AND استفاده شده است. دلیل این کار نشان داده شده است. یک جمع کننده کامل- 1 1بیتی معمولی می باشد که در آن تولید رقم نقلی خروجی دارای تاخیری معادل سه گیت می باشد.
-3فیلتر گوسی
فیلتر گاوسی یک فیلتر پایین-گذر غیر یکنواخت میباشد که از آن برای صاف کردن و حذف نویز و جزئیات یک تصویر استفاده میشود. برای این کار میانگین وزنی پیکسلهای مجاور محاسبه میشود. تابع گوسی یک بعدی در رابطه آمده است. در این رابطه بیانگر پراکندگی الگو میباشد و فرض شده است که توزیع دارای میانگین صفر میباشد.
شکل - a - -3مقادیر گسسته هسته فیلتر گوسی - b - مقادیر گسسته هسته فیلتر گوسی
