Σχεδίαση και υλοποίηση φίλτρων FIR βασισμένων στον αλγόριθμο Karatsuba

Κυρίτσης, Ευάγγελος; Kyritsis, Evangelos

dc.contributor.author	Κυρίτσης, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Kyritsis, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2016-06-17T11:29:44Z
dc.date.available	2016-06-17T11:29:44Z
dc.date.issued	2016-06-17
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42748
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11596
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ψηφιακή επεξεργασία σήματος	el
dc.subject	Φίλτρα FIR	el
dc.subject	Αλγόριθμος Karatsuba	el
dc.subject	ASIC	el
dc.subject	CMOS 90nm	el
dc.subject	Karatsuba algorithm	en
dc.subject	Digital signal processing	en
dc.subject	FIR Filters	en
dc.subject	Conventional modified booth algorithm	en
dc.subject	Verilog	en
dc.title	Σχεδίαση και υλοποίηση φίλτρων FIR βασισμένων στον αλγόριθμο Karatsuba	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ψηφιακή λογική και ψηφιακά συστήματα	el
heal.classification	Integrated circuits--Very large scale integration	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/998d4ef3e7a6039ddbf0f888a2fd1c5243f7318b
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85067125
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-03-24
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της αποδοτικής αξιοποίησης του πολλαπλασιαστικού αλγορίθμου Karatsuba στην σχεδίαση φίλτρων πεπερασμένης κρουστικής απόκρισης (Finite Impulse Response-FIR). Ο αλγόριθμος Karatsuba, είναι ένας από τους αλγορίθμους που αναπτύχθηκαν για να αυξήσουν την αποδοτικότητα και να μειώσουν το κόστος του πολλαπλασιασμού μεγάλων αριθμών, διαχωρίζοντας τους τελεστέους σε δύο τμήματα ίσου μήκους. Σχεδιάστηκε μια νέα αρχιτεκτονική ενός φίλτρου FIR, βασισμένη στον αλγόριθμο Karatsuba. Το κύκλωμα του φίλτρου Karatsuba προκύπτει από την σύνθεση τριών υποφίλτρων μειωμένου δυναμικού εύρους που λειτουργούν παράλληλα. Η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική υλοποιήθηκε σε τεχνολογία ASIC, σε direct, transposed και mixed μορφή. Επίσης υλοποιήθηκαν οι αντίστοιχες συμβατικές τοπολογίες με σκοπό την αξιολόγηση της απόδοσης του φίλτρου Karatsuba. Στην σχεδίαση της mixed μορφής των φίλτρων αξιοποιήθηκε η τεχνική της συνεχούς διοχέτευσης για τον διαχωρισμό των κυκλωμάτων σε δύο στάδια, με σκοπό την μεγιστοποίηση της συχνότητας λειτουργίας. Σε όλες τις υλοποιήσεις των φίλτρων, χρησιμοποιείται ως δομική μονάδα, ένας παράλληλος, Carry-Save (CS) δενδρικός πολλαπλασιαστής Wallace με προ-κωδικοποίηση Modified Booth (MB). Για την υλοποίηση των φίλτρων χρησιμοποιήθηκε η γλώσσα περιγραφής υλικού Verilog. Ο κώδικας που αναπτύχθηκε είναι παραμετρικός με δύο παραμέτρους, τον αριθμό των σημείων (taps) του φίλτρου και το μήκος λέξης (bits) των δεδομένων εισόδου και των συντελεστών. Τα κυκλώματα που προέκυψαν προσομοιώθηκαν με βάση μια standard-cell CMOS βιβλιοθήκη της Artisan στα 90nm. Τέλος, έγινε σύγκριση τους ως προς την καθυστέρηση, την επιφάνεια και την κατανάλωση με βάση τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.	el
heal.abstract	The scope of the present thesis is the investigation of the efficient implementation of the Karatsuba multiplication algorithm on the design of Finite Impulse Response (FIR) filters. The Karatsuba algorithm is one of the algorithms developed for increasing the efficiency and reducing the cost of the multiplication of large numbers by splitting the operands in two parts of equal length. A new architecture of a FIR filter based on Karatsuba algorithm has been designed. The Karatsuba filter circuit is composed by three sub-filters of reduced dynamic range working in parallel. This architecture has been implemented in ASIC, in direct, transposed and mixed form. Also, the respective conventional topologies have been implemented in order to evaluate Karatsuba filter. The pipelining technique has been used on the design of the mixed form separating the circuits into two stages in order to maximize the operating frequency. A parallel Carry-Save (CS) Wallace tree multiplier with Modified Booth (MB) pre-encoding has been used as a building block in all implementations. Verilog HDL has been used to describe the filters with the code being parametric with two parameters, the number of taps and the bit width of both inputs and coefficients. The filters were simulated based on a standard-cell CMOS 90nm library of Artisan. Finally, the designs were evaluated and compared in terms of delay, area and power consumption.	en
heal.advisorName	Πεκμεστζή, Κιαμάλ	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Οικονομάκος, Γιώργος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	142 σ.
heal.fullTextAvailability	true