三值光学计算机乘法器关键技术研究

发布时间：2017-06-06 01:17

  本文关键词：三值光学计算机乘法器关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于光的高码元率与高并行性特征,使得光学计算相对于电子计算有着许多天然的优势,国内外各界学者也持续研究光学计算领域。随着光学计算机的不断发展与进步,本课题组针对千位三值光学计算机系统的研究日益推进,利用其进行数值加法运算已逐渐成熟,但是如何进一步利用光的特点与优势进行乘法计算,结合光计算机巨数据位、高并行性的特点,更大程度发挥其优势,是本文所研究和探讨的主要内容。 本文在已有三值光学计算机的基础上,结合乘法运算的基本原理,分析和研究构造三值光学计算机专用乘法器的关键技术,并给出乘法器制作的新思路和新方法。本文的主要工作和创新点包括： (1)通过对乘法过程的分析,提出简化乘法部分积个数,进而减小部分积累加开销的方案,为设计高效专用乘法器提供了理论基础。 (2)提出了全输入符号的一步式加法器和两步式对称MSD数加法器实现方案,相对传统三步式加法器,加法效率具有较大的改善与提高,以此作为乘法器构建的技术基础,将大大提升乘法效率。 (3)提出了数值运算过程中的数据存储区划分方案,并以此为基础设计实现了专用数据区,该设计方案能够极大地提升光学计算机在数值计算过程中数据回馈处理效率,使得光学计算机的运算部件采用流水线工作方式进行并行、连续的数值运算成为可能。 (4)通过实验验证了本文所涉及到的乘法器关键技术,证明本文所提出的的理论与机制是正确的,也是可行的。
【关键词】：乘法器 加法器 三值光学计算机 MSD 数据回馈
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332.22
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景与意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 研究内容及预期成果15-17
• 1.3.1 研究内容16
• 1.3.2 预期成果16-17
• 1.4 本章小结17-19
• 第二章 乘法器理论基础19-26
• 2.1 MSD数字系统19
• 2.2 MSD数并行运算19-24
• 2.2.1 MSD数乘法20
• 2.2.2 常规MSD数加法20-22
• 2.2.3 限制输入符号的MSD数加法22-23
• 2.2.4 对称MSD数加法23-24
• 2.3 专用数据存储区光学基础24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 乘法器关键技术26-41
• 3.1 三值光学计算机系统26-28
• 3.1.1 系统结构26-27
• 3.1.2 乘法器结构27-28
• 3.2 简化乘法部分积方案设计28-30
• 3.3 改进加法效率方案设计30-37
• 3.3.1 基于一步式加法30-33
• 3.3.2 基于对称MSD数加法33-37
• 3.4 专用数据存储区域设计方案37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 乘法器关键部件实现41-54
• 4.1 三值光学计算机光路结构41-42
• 4.2 关键部件光路设计42-50
• 4.2.1 改进一步式加法光路实现42-46
• 4.2.2 对称 MSD 数加法光路实现46-50
• 4.3 硬件模块设计50-53
• 4.3.1 系统底层硬件50-51
• 4.3.2 中间结果转换与回馈51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 实验验证54-63
• 5.1 关键部件验证实验设计54-58
• 5.1.1 数据传输过程54-55
• 5.1.2 回馈数据交互验证55-56
• 5.1.3 加法过程验证56-58
• 5.2 乘法过程验证58-62
• 5.2.1 模拟软件设计与实验用例58-60
• 5.2.2 实验结果分析60-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 参考文献64-69
• 作者在攻读硕士学位期间开发表的论文69-70
• 作者在攻读硕士学位期间所参与的项目70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 左开中;金翊;薛涛;尹逊伟;严军勇;;三值光计算机解码模拟器的图像采集系统[J];半导体光电;2008年06期

2 汪金辉;宫娜;耿淑琴;侯立刚;吴武臣;董利民;;45nm低功耗、高性能Zipper CMOS多米诺全加器设计[J];电子学报;2009年02期

3 黎铁军;李秋亮;徐炜遐;;一种128位高性能全流水浮点乘加部件[J];国防科技大学学报;2010年02期

4 叶俊卿;赵婵;张新亮;;一种全光逻辑或非门的理论和实验研究[J];光学与光电技术;2006年05期

5 张锐;李修建;杨建坤;胡文华;;一种混合负二进制编码的光学矩阵乘法系统[J];光学与光电技术;2007年03期

6 李梅;何华灿;金翊;王先超;;一种实现MSD加法的光学方法[J];光子学报;2010年06期

7 尹立群;袁国顺;;一种基于FPGA的新颖的高容错加法器的设计[J];电子器件;2009年02期

8 金翊,何华灿,吕养天;三值光计算机的基本原理[J];中国科学E辑:技术科学;2003年02期

9 严军勇;金翊;左开中;;无进(借)位运算器的降值设计理论及其在三值光计算机中的应用[J];中国科学(E辑:信息科学);2008年12期

10 ;Lane of parallel through carry in ternary optical adder[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2005年01期

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本文编号：425076