Harnessing DRAM for accelerated arithmetic Operations

Διαμαντίδης, Θεοχάρης; Diamantidis, Theocharis

dc.contributor.author	Διαμαντίδης, Θεοχάρης	el
dc.contributor.author	Diamantidis, Theocharis	en
dc.date.accessioned	2025-11-13T08:31:21Z
dc.date.available	2025-11-13T08:31:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62863
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30559
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	Dram	en
dc.subject	Full adder	en
dc.subject	Compute in memory	en
dc.title	Harnessing DRAM for accelerated arithmetic Operations	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Compute in memory	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-03-19
heal.abstract	Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται ο τρόπος με το οποίο μπορούμε να αξιοποιήσουμε το ήδη υπάρχον hardware το οποίο διαθέτουν οι μνήμες τυχαίας προσέλασης DRAM με σκοπό να εκτελέσουμε πράξεις μέσα στην ίδια την μνήμη. Η μεταφορά των δεδομένων από τον επεξεργαστή στην κύρια μνήμη και τανάπαλιν αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα εμπόδια που αντιμετωπίζουν τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα. Σε αυτή την διπλωματική εργασία εξετάζουμε τρόπους με τους οποίους μπορούμε να εκτελέσουμε πράξει σε επίπεδο bit χρησιμοποιώντας αποκλειστικά τις αναλογικές ιδότητες που έχουν οι πίνακες μνήμης. Συγκεκριμένα εξετάζουμε τις πράξεις δυαδικής λογικής που μπορούν να πραγματοποιηθούν ανάμεσα σε περισσότερα του ενός bit όπως για παράδειγμα είναι οι πύλες ADD, OR, NOT. Έπειτα συνδυάζοντας αυτές τις πύλες κατασκευάζουμε μια λειτουργική μονάδα πλήρους αθροιστή Full Adder η οποία πραγαμτοποιεί την δυαδική πρόσθεση αποκλειστικά μέσα στην μνήμη. Δείχνουμε ότι μπορούμε να εκτελέσουμε τις απλές δυαδικές εντολές με ποσοστό επιιχίας μέχρι και 90% ενώ τα αποτελέσματα της δυαδκής πρόσθεσης λαμβάνονται με επιτυχία μέχρι και 80%. Παρουσιάζεται η κυκλωματική υλοποίηση ενισχυτή ανίχνευσης σήματος που τεκμηριώνει τον τρόπο λειτουργίας της παραπάνω διαδικάσιας που υλοποιείται χρησιμοποιώντας το Cadence IC Suite σε τεχνολογία TSMC 90nm CMOS process.	el
heal.abstract	In the context of this work, we present a method for leveraging the existing hardware capabilities of random access memory DRAM to perform operations directly within the memory itself. The transfer of data between the processor and main memory, and vice versa, constitutes one of the most significant bottlenecks in modern computing systems. In this thesis, we explore methods for performing bit-level operations exclusively using the analog properties inherent in memory arrays. Specifically, we examine binary logic operations that can be performed between multiple bits, such as the AND, OR, NOT gates. Subsequently, by combining these gates, we construct a functional full adder unit (Full Adder) that performs binary addition entirely within the memory. We demonstrate that simple binary operations can be executed with a success rate of up to 90%, while the results of binary addition achieve success rates of up to 80%. Additionally, we present the circuit implementation of a signal detection amplifier that validates the operation of this process. The implementation is carried out using the Cadence IC Suite on TSMC 90nm CMOS process technology.	en
heal.advisorName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Λεντάρης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ξύδης, Σωτήριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	76 σ.
heal.fullTextAvailability	false