發(fā)布時間：2017-12-18 01:08

  本文關鍵詞：低功耗高可靠CMOS數(shù)字電路反饋鏈的技術研究

  更多相關文章： 信息論 互信息 反饋電路 MRF電路 概率計算

【摘要】：信息論是研究信息流通系統(tǒng)的基本工具,其信息熵表征了信息的不確定度,互信息表征了通信前后系統(tǒng)不確定度的減少量。通信中常用互信息來表征通信系統(tǒng)的處理能力,其與信道容量以及電路功率息息相關,且其研究的主要目的是為了提高通信系統(tǒng)的可靠性和有效性。基于此,本論文考慮到可以利用信息論分析指導電路,旨在利用通信知識為電路分析設計提供理論基礎。以信息論分析指導電路,其基本思路為:由概率模型出發(fā),分析電路模塊的信息熵,互信息,信道容量的變化,并與供電電壓,電路功率等結合,從而達到分析電路的目的�；诖怂枷�,本論文從基本門電路、新型低功耗高可靠MRF(Markov Random Field,馬爾可夫隨機場論)電路、新型高可靠概率計算方法三個方面出發(fā),旨在通過概率模型的建立,基于信息論觀點給出基本門電路的互信息隨正確概率的變化趨勢,給出新型電路的理論優(yōu)勢,以及概率計算模塊電路計算長度等理論下界的分析。由于信息論中常用互信息來表征通信系統(tǒng)的處理能力,并且其與信道容量以及電路功率息息相關,因此有必要跳出具體電路,對抽象電路進行建模,分析其互信息以及容錯特性�；诖怂枷�,本論文通過將電路劃分為對稱信道以及非對稱信道兩類,分別給出了其互信息關于其正確概率以及非對稱因子的變化趨勢,為之后電路設計提供理論基礎;并且由于反饋結構通信具有容錯特性,因此我們還分析了反饋電路對互信息的影響,證明出通過反饋可以增加其電路的正確概率以及降低其非對稱因子,從而增加其電路的互信息。并且我們還給出了一般模塊電路的分析思路以及利用信息論觀點分析電路的供電電壓、功耗、能量等分析流程。低功耗技術是當前研究熱點,尤其對于手持移動設備重要性更為突出,而降低電壓是降低功耗最直接有效的方式之一。傳統(tǒng)CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)電路在低電壓條件下已無法正常工作,而基于能量觀點的新型低功耗高可靠MRF電路卻在超低電壓下?lián)碛蠦ER(Bit Error Rate,比特誤碼率)低于105-良好穩(wěn)定性;但是MRF電路缺少理論研究,因此本論文由新型MRF電路為切入點,以MRF非門,與非門為例,通過概率模塊的建立,基于信息論的觀點證明出其在輸出正確概率相同的條件下,MRF電路的供電電壓下界低于傳統(tǒng)CMOS電路,并且進一步證明出其本質原因在于概率的不對稱性,給出了MRF電路在低電壓下高容錯的理論依據(jù)。新型概率計算方法由于其器件面積小,運算速度快以及反饋速度快的特點而備受關注,基于此,本論文考慮基于信息論對概率計算基本模塊進行分析。通過對概率計算電路的建模,分析其由于概率計算引入的誤差對信道容量的影響,并且根據(jù)香農(nóng)定理得出功耗、能量或概率計算長度下界,從而為概率計算方法的應用提供了理論依據(jù)。本論文基本完成了基于信息論對電路模塊的簡要分析,分析了基本模塊電路互信息的變化趨勢,并且針對兩種不同的電路應用模型—MRF電路以及概率計算電路分別進行了分析證明,給出了其供電電壓下界、電路功耗、能量等,為電路設計以及分析提供了很好地理論依據(jù)。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN79

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本文編號：1302219