طراحي تمام جمع‌كننده آزمون‌پذير بر اساس آتوماتاي سلولي كوانتومي در مقياس نانو

A Testable Full Adder Designing based on Quantum-Dot Cellular Automata on Nanoscale

آتوماتاي سلولي كوانتومي امروزه يكي از فناوري‌هاي مهم، داراي چگالي بالا، سرعت ‌بالا و انرژي مصرفي كم در طراحي مدارات در مقياس نانو است. ارائه روشي براي آزمون توكار مدارات پياده‌شده بر اساس آتوماتاي سلولي كوانتومي كه باعث افزايش قابليت كنترل و افزايش مشاهده و آزمون‌پذيري مدارات گردد، بسيار حائز اهميت است. مدار تمام جمع‌كننده به‌عنوان يكي از مدارات مهم و اساسي در سيستم­ هاي ديجيتال و آتوماتاي سلولي كوانتومي سلولي است. لذا، پياده‌سازي مدار تمام جمع‌كننده با ساختار آزمون توكار و قابليت ­هاي مشاهده‌پذيري و كنترل‌پذيري اجزاي مياني آن، موجب افزايش قابليت اطمينان و افزايش آزمون‌پذيري ساير مدارات طراحي‌شده بر اين اساس مي‌گردد. در اين راستا، در اين مقاله يك ساختار جديد براي مدار تمام جمع‌كننده كه داراي خاصيت مشاهده‌پذيري و آزمون‌پذيري با روش آزمون توكار است معرفي مي­ گردد. در اين روش تمامي ورودي‌هاي مدار تمام جمع‌كننده داراي قابليت آزمون‌پذيري و كنترل‌پذيري مي‌باشند و جهت افزايش آزمون‌پذيري گره‌هاي مياني مشاهده‌پذير گرديده‌اند. اين مدار نسبت به مدارات قبلي ازلحاظ تعداد سلول داراي سلول كمتر، سرعت بهتر و فضاي مصرفي كم است. همچنين، صحت عملكرد مدار پيشنهادي توسط شبيه‌ساز معتبر QCADesigner مورد بررسي قرار گرفته و تائيد گرديده است.

Quantum dot cellular automata (QCA) as an important technology with minimal size, high speed, low latency and power consumption is suitable replacement for semiconductor transistor technology. The growing demand for observability and testability attracts more research on it. A full adder circuit is a basic unit in digital arithmetic and logic circuits. In this paper, a unique structure for testable full adder is presented in QCA. The implementation of the full adder circuit with the structure of the Built In-Self Test (BIST), its observational capabilities and its intermediate component controllability increase the reliability and the test capability of other designed circuits based on this. All of inputs in the proposed have testability and controllability capability and the middle nodes have observability feature. This design in contrast to its counterparts uses three-layer scheme and surpasses the best previous layer designs in terms of area, delay and complexity. The simulation results using QCADesigner software confirmed that the presented circuit works well and can be used as a high-performance design in QCA technology.