Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Մոդուլյար թվաբանության բլոկում թվաբանական սարքերի նախագծման մեթոդների մշակում և հետազոտում

Սաղաթելյան, Աննա Կարպիսի (2015) Մոդուլյար թվաբանության բլոկում թվաբանական սարքերի նախագծման մեթոդների մշակում և հետազոտում. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Ինֆորմատիկայի և ավտոմատացման պրոբլեմների ինստիտուտ.

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (2863Kb)
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (722Kb) | Preview

      Abstract

      Ատենախոսությունը նվիրված է մոդուլյար թվաբանության կիրառմամբ բարդ ֆունկցիոնալ բլոկների (ԲՖ բլոկներ) նախագծման մեթոդների մշակմանը և հետազոտմանը: Թվային սարքերին միշտ ներկայացվում են արագագործության բարձրացման պահանջներ, որոնք կարելի է նաև իրականացնել մոդուլյար թվաբանության օգնությամբ: Մոդուլյար թվաբանության մնացորդների հետ գործողությունների զուգահեռ կատարման շնորհիվ հնարավորություն է տալիս էականորեն բարձրացնել թվաբանական հաշվարկների արագագործությունը: Մասնագիտացված թվային սարքերի նախագծման արտադրողականության բարձրացման հիմնական մեթոդներից է ԲՖ բլոկների բազմակի օգտագործումը, ուստի թվային սարքերի ապարատային իրագործման նոր մեթոդների որոնումը արդիական գիտատեխնիկական խնդիր է: Ատենախոսությունը նվիրված է հենց այդ արդիական խնդրին` մոդուլյար թվաբանության բլոկի կիրառմամբ թվային ԲՖ բլոկների նախագծման մեթոդների հետազոտմանը և մշակմանը: Հետազոտման օբյեկտը մոդուլյար թվաբանական բլոկում թվաբանական սարքերի նախագծման մեթոդներն են, ԲՖ բլոկների օգնությամբ սինթեզման արդյունքում դրանց վերլուծությունը, համեմատումը և գնահատումը, ինչպես նաև մասնագիտացված մոդուլյար թվային սարքերի կառուցվածքի մոդելավորման ալգորիթմական և ծրագրային ապահովման միջոցները: Ատենախոսության նպատակն է` հետազոտել և մշակել մոդուլյար թվաբանության բլոկում մասնագիտացված ԲՖ բլոկների միջոցով նախագծման մեթոդները և միավորել դրանք մեկ ավտոմատացված համակարգում, որի օգնությամբ հնարավոր է իրականացնել թվային սարքերի օպտիմալ կառուցվածքների մոդելավորում, սիմուլյացիա, սինթեզում և գնահատում:Նշված նպատակին հասնելու համար ձևակերպվել և լուծվել են հետևյալ խնդիրները. Հետազոտել թվային սարքերի նախագծման ժամանակակից մեթոդ-ները և դրանց կիրառման առանձնահատկությունները: Մշակել տարբեր մեթոդներով մոդուլյար գումարիչների, բազմապատկիչների և մոդուլով աստիճան բարձրացնելու սարքերի ԲՖ բլոկների միջոցով ապարատային իրականացումները, ինչպես նաև գնահատել դրանց արագագործությունը և ապարատային ծախսերը: Վերլուծել մոդուլյար ԲՖ բլոկների կառուցվածքները` կախված մոդուլի արժեքից և կիրառման ոլորտից: Մշակել մոդուլյար թվաբանության բլոկում մասնագիտացված ԲՖ բլոկների միջոցով նախագծման մեթոդների միավորված ավտոմատացված համակարգը: Диссертационная работа посвящена разработке и исследованию методов проектирования цифровых устройств, сложных функциональных блоков (СФ- блоки) в блоке (аппарате) модулярной арифметики. К цифровым схемам всегда предъявляются требования повышения быстродействия, которые можно реализовать с помощью системы остаточных классов (модулярной арифметики). Использование блока модулярной арифметики позволяет значительно повысить быстродействие арифметических вычислений за счет параллельного выполнения операций над остатками. Одним из основных методов повышения производительности проектирования специализированных цифровых устройств является многократное использование СФ-блоков. Исходя из вышесказанного поиск новых методов аппаратной реализации цифровых устройств является актуальной научно-технической задачей. Диссертационная работа посвящена разработке и исследованию методов проектирования СФ-блоков с применением блока модулярной арифметики. Объектом исследования являются методы проектирования арифметических устройств в блоке модулярной арифметики, анализ и сравнение результатов их синтеза с использованием СФ-блоков, а также средства алгоритмического и программного обеспечения разработки структур модулярных устройств. В диссертации использованы теоретические и практические методы и инструментальные средства разработки структур цифровых устройств. В качестве основы для исследования использованы опубликованные научные и специализированные работы по технологии проектирования модулярных устройств. Научной новизной диссертационной работы является разработка методов проектирования СФ-блоков для реализации основных вычислительных модулярных устройств и их объединение в автоматизированной системе проектирования для блока модулярной арифметики, с помощью которой можно реализовать моделирование, синтез и оценку оптимальной структуры цифрового устройства. Для достижения данной цели были сформулированы и решены следующие задачи: исследование современных методов проектирования цифровых устройств и особенностей их применения; разработка методов проектирования аппаратных реализаций модулярных сумматоров, умножителей и устройств возведения в степень по модулю с использованием СФ-блоков, а также оценка их быстродействия и аппаратных затрат; оценка быстродействия и аппаратных затрат спроектированных модулярных устройств в зависимости от разрядности операндов и значения модуля; предложения способов выбора оптимального метода проектирования арифметических устройств в блоке модулярной арифметики; разработатка объединенной автоматизированной системы выбора методов проектирования специализированных СФ-блоков для блока модулярной арифметики. Digital circuits are always expected to have a high-speed performance which can be reached by means of the Residue Number System (Modular Arithmetic). The application of Residue Number System considerably increases the operating speed of arithmetical calculations due to the parallel execution of operations on the remainders. It is known that substantial theoretical research has been conducted in the field of modular arithmetic. Nonetheless, this line of research has not been widely explored, mainly on account of the lacking digital equipment, the component foundation. Nowadays, along with the advancements in the field of the integral Schematics (Circuit Engineering), an opportunity of researching and designing devices in the block of modular arithmetic has presented itself. This work regards the Residue Number System as an instrument generally applied for increasing the operating speed and the accuracy of calculations. The study of the unique features of executable operations in the block of modular arithmetic and the application of their results are considered to be a promising research area. It is important to note, that the existence of the SoC (Systems-on-Chip). with the application of modular arithmetic broadens the field of implementation of the latter (e.g. cryptography, digital data diagnostics and data control, etc.). Hence, one can claim that designing and repeatedly utilizing such SoC, also finding new methods of hardware implementation is considered to be a significant scientific and engineering task. The dissertation is devoted to the specific task: investigating and developing methods for designing SoC with the application of modular arithmetic. The purpose of this research is developing methods for designing arithmetic devices using modular arithmetic, analyzing and comparing the results of their synthesis by means of SoC and utilizing algorithmic and software tools for modeling the structure of modular devices. The scientific novelty of this research is developing methods for designing SoC for the realization of the main calculating devices and automatic systems of designing for the block of modular arithmetic. The findings are as fallows: Up to date design methods for digital devices and peculiarities of thera applicationhave been investigated. Hardware implementation of modular adders, multipliers and modular exponention devices by using SoC has been developed, as well as their high-speed and hardware expenditure have been assessed. The speed of operation and the hardware expenditure of the designed modular devices have been assessed, depending on the operand widths and the value of the module. Means, by which on optimal method for designing arithmetic devices in the block of the modular arithmetic can be selected, have been proposed. A united automated system of methods for designing SoC in the block of modular arithmetic has been developed.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Разработка и исследование методов проектирования арифметических устройств в блоке модулярной арифметики. Developing and investigating methods for designing arithmetic devices in the block of modular arithmetic.
      Uncontrolled Keywords: Сагателян Анна Карписовна, Saghatelyan Anna
      Subjects: Mechanical Engineering and Machine Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 12 Aug 2016 12:57
      Last Modified: 07 Dec 2016 10:35
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3080

      Actions (login required)

      View Item