کاهش محاسبات در توليد مدارات الکترونيکي

پژوهشگران دانشگاه علوم و تحقيقات تهران با همکاري محققان دانشگاه شهيد بهشتي، بلوک‌هاي عملياتي قابل برنامه‌ريزي را شبيه‌سازي کردند که مي‌توانند نانوبرنامه‌هاي ريزميداني را با سرعت محاسبات بالا ارائه دهند.

به دليل عملکردهاي بهينه منطق‌هاي چند ارزشي، همانند کاهش محاسبات و افزايش حجم اطلاعاتي قابل انتقال و ...، چند دهه از گسترش آن در توليد مدارات الکترونيکي و به عنوان جايگزيني براي منطق باينري مي‌گذرد، حال آنکه بعضي از مشکلات آن در طول دهه اخير سبب کندي روند گسترش آن شده است که با افزايش سرعت و کاهش حجم مدارات که به عنوان قابليت‌هاي علوم نانو، قابل دستيابي هستند، مي‌توان روند بهينه‌اي را براي آن متصور بود.

پيمان کشاورزيان، متخصص سخت افزارکامپيوتر، بهره‌گيري از منطق‌هاي چند ارزشي در مدارات را مستلزم شناخت ميدان‌ها و مجموعه‌ها با تعاريف رياضي و عملکردهاي منحصر به‌فرد دانسته است.

نانولوله‌هاي کربني به دليل هدايت الکتريکي بسيار بالاي خود در ابزارهاي انتقالي همانند نانوسيم‌ها و ترانزيستورهاي اثر ميداني به دليل سرعت بالا و حجم کم، بسيار مورد توجه بوده‌اند، اين ترانزيستورها در طراحي منطق‌هاي چند ارزشي، به دليل توانايي کنترل آستانه ولتاژي، عملکردهاي بهينه‌اي را از خود نشان داده‌اند.

عضو هيئت علمي دانشگاه آزاد اسلامي واحد کرمان، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو گفت: «دستيابي به يک مدار کاملا عمومي که از روابط رياضي و محاسبات عملياتي جدا بوده و بتواند کليه توابع موجود در منطق‌هاي سه ارزشي را پياده کند بسيار آرماني به نظر مي‌رسيد، ولي در طرح ارايه شده در اين پژوهش، تنها با بهره‌گيري از 16 ترانزيستور و يک طراحي منحصر به‌فرد، قابليت ارايه کليه توابع در منطق‌هاي چند ارزشي وجود خواهد داشت».

کارهاي گذشته‌اي که در عرصه ترکيبِ فناوري نانو و منطق‌هاي چند ارزشي انجام شده بود صرفا از تعريف، طراحي و ساخت مدارات پايه از ميدان‌هاي رياضي توصيف شده (ليترال، گالوا و... ) بهره مي‌گرفتند، در صورتي که مهندس کشاورزيان ابتدا سعي بر پياده‌سازي و بهينه‌سازي عملگرهاي پايه ميدان‌هاي چند ارزشي جديد کرده است، سپس براي جداسازي روابط پيچيده رياضي از علم الکترونيک، با بهره‌گيري از 16 ترانزيستور و با به کارگيري عملکردهاي ترانزيستورهاي CNTFET، ساخت و طراحي منحصر به‌فردي را ارايه داده است که بدون نياز به روابط رياضي پيچيده، مي‌توان تمامي توابع و عملکردها را در منطق‌هاي سه ارزشي (19683 عملکرد متفاوت) پياده‌سازي نمود.

نکته حائز اهميت در اين طرح آن است که مي‌توان با توصيف يک بلوک محاسباتي با قابليت پياده‌سازي کليه توابع در منطق‌هاي سه ارزشي اين امکان را ايجاد نمود که در هر صنعتي که به يک عمليات الکترونيکي نياز باشد بتوان از عملکردهاي آن استفاده نمود. بنابراين، از اين نانوسيستم مي‌توان به عنوان يک بلوک عملياتي قابل برنامه‌ريزي در ارايه يک نانوبرنامه ريزميداني بهره گرفت.

جزئيات اين پروژه که با راهنمايي دکتر کيوان ناوي و دکتر اميد هاشمي‌پور انجام شده، در مجله Int. J. Nanotechnol (جلد 6، صفحات11- 10، سال 2009) منتشر شده است.