Uma metodologia de síntese automática com o foco na tecnologia Quantum-Cellular-Automata

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Domingues Júnior, Julio Saraçol
• Orientador(a): Marques, Felipe de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Computação
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Computação; Síntese lógica; Tecnologias emergentes; Quantum-cellular-automata; Ferramentas de automação de projeto eletrônico; Logic synthesis; Emergent technologies; Electronic design automation tools
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/6897

A tecnologia Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) é a mais utilizada no projeto de circuitos integrados nas últimas décadas. Entretanto, esta tecnologia está atingindo seus limites físicos. Dessa forma, muitos novos dispositivos estão sendo propostos para a substituição dos transistores, como a tecnologia Field-Coupled Nanocomputing (FCN). Muitos dos paradigmas FCN estão sendo estudados, incluindo as abordagens Quantum-dot Cellular Automata (QCA) e Nanomagnetic Logic (NML). O presente trabalho propõe uma nova metodologia de síntese a tecnologia QCA considerando diferentes ferramentas tanto para síntese lógica, quanto para síntese física, preenchendo uma lacuna no projeto de circuitos QCA, propondo um novo método e integrando novos elementos de design. Foi proposta uma nova versão do método estado-da-arte de síntese automática QCA, o qual foi denominado Migortho. Além disso, foi adotada uma nova estrutura de dados a ser utilizada, neste caso a Majority Inverter Graph (MIG), além de novos elementos de design, como por exemplo: MajX, Doble Wire, Double Wire Lent. Adicionalmente, foram implementados uma série de comandos que invocam métodos de otimização de MIG através da biblioteca EPFL Logic Libraries denominada Mockturtle. Em suma, foi possível avaliar o impacto dos novos elementos propostos nesse trabalho, assim como a nova estrutura de dados para representação da lógica. Da mesma forma, foi possível identificar qual comando implementado pode impactar na maior redução dos circuitos de entrada, atingindo uma taxa média de otimização de 15; 8%. Além disso, vários circuitos foram avaliados através da síntese pelo método Migortho, o qual de forma geral apresentou ganhos em relação ao resultado da versão do método Ortho. Ademais, duas versões dos benchmarks utilizados foram propostos para futuras avaliações de síntese QCA. Por fim, foram efetuadas avaliações com o benchmark específico estado-da-arte para a estrutura MIG, o qual foi possível obter tanto a estimativa do leiaute QCA final, quanto aplicar otimizações através dos comandos Mockturtle, otimizando os circuitos descritos pelo método estado-da-arte.