Περίληψη:
Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας αυτής είναι η διερεύνηση της λειτουργίας της μονάδας υπολογισμού πεταλούδας, Butterfly Computation Unit (BCU), και η παρουσίαση δύο εναλλακτικών αρχιτεκτονικών για την υλοποίηση της μονάδας αυτής.
Η μονάδα υπολογισμού Butterfly είναι η βασική μονάδα για την υλοποίηση μονάδων Fast Fourier Transform (FFT) για αποδεκατισμό στο πεδίο του χρόνου, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές Ψηφιακής Επεξεργασίας Σημάτων όπως η Ανάλυση Φάσματος σημάτων, η Συμπίεση Δεδομένων, η σχεδίαση φίλτρων, η λύση Μερικών Διαφορικών Εξισώσεων, ο Πολλαπλασιασμός Πολυωνύμων, και ο υπολογισμός Συνέλιξης.
Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση μίας συμβατικής υλοποίησης της μονάδας υπολογισμού πεταλούδας, αλλά και τριών εναλλακτικών μονάδων οι οποίες έχουν σχεδιαστεί με σκοπό την αποδοτικότερη υλοποίησή της.
Συγκεκριμένα, προτείνεται η χρήση του αλγορίθμου του Gauss, για τον πολλαπλασιασμό δύο μιγαδικών αριθμών καθώς η πράξη αυτή περιέχει το μεγαλύτερο υπολογιστικό φόρτο στην μονάδα υπολογισμού πεταλούδας. Επίσης, προτείνεται η χρήση προ-κωδικοποιημένων πολλαπλασιαστών για την υλοποίηση της Μονάδας Μιγαδικού Πολλαπλασιασμού, με σκοπό την περαιτέρω βελτίωση της λειτουργίας της, σε αντιπαράθεση με την συμβατική της υλοποίηση, που κάνει χρήση πολλαπλασιαστών κωδικοποίησης Modified Booth.
Οι παραπάνω μονάδες περιγράφηκαν με χρήση της γλώσσας περιγραφής υλικού Verilog, στην συνέχεια επαληθεύσαμε την ορθότητα λειτουργίας τους και συνθέσαμε τα κυκλώματα αυτά, με σκοπό να τα συγκρίνουμε ως προς την καθυστέρηση, την επιφάνεια που καταλαμβάνει το κύκλωμά τους, αλλά και την κατανάλωση ενέργειάς τους, με χρήση των εργαλείων σύνθεσης και προσομοίωσης της Synopsys.
Τέλος, έγινε παρουσίαση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν, καθώς και μία συγκριτική μελέτη τους για τα διάφορα μήκη λέξης εισόδου. Έτσι προέκυψαν τα απαραίτητα συμπεράσματα για την λειτουργία των διαφορετικών σχημάτων που υλοποιήθηκαν, καθώς, κάθε ένα από τα σχήματα που σχεδιάστηκαν, έδωσε αποτελέσματα που τα καθιστά κατάλληλα για διαφορετικές εφαρμογές, ανάλογα με το που εμφανίζουν την βέλτιστη συμπεριφορά τους.
Λέξεις-κλειδιά:
Γρήγορος Μετασχηματισμός Fourier, Mονάδα υπολογισμού πεταλούδας, Modified Booth, Αλγόριθμος του Gauss, ASIC, VLSI
