علم تصمیم گیری و سیستم های هوشمند 3060-7574 در دست انتشار 1405 10 01 Design and Evaluation of a Novel Multifunctional Unit for a Class-F Five-Moduli Residue Number System with Hardware Resource Sharing طراحی و ارزیابی یک واحد چندمنظوره جدید برای سیستم اعداد مانده‌ای پنج‌پیمانه‌ای Class-F با اشتراک‌گذاری منابع سخت‌افزاری 1 22 FA ﻣﺤﻤﺪﺣﺴﯿﻦ اعظمی راد گروه مهندسی کامپیوتر، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران اﻣﯿﺮ ﺻﺒﺎغ ﻣﻼحسینی گروه مهندسی کامپیوتر، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران آزاده اﻟﺴﺎدات عمرانی زرﻧﺪي گروه مهندسی کامپیوتر، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران پیمان کشاورزیان گروه مهندسی کامپیوتر، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران Journal Article 1405 04 11 <p>The residue number system (RNS), by eliminating carry propagation among moduli, enables fast and parallel computation. However, inter-modular operations such as reverse conversion, sign detection, number comparison, and scaling can become major bottlenecks in RNS-based architectures. In this study, a novel multifunctional unit is designed and evaluated for a Class-F five-moduli set with the aim of reducing hardware redundancy and improving the efficiency of inter-modular computations. The employed moduli set is , and the proposed architecture supports modular arithmetic operations, including addition, subtraction, and multiplication, together with reverse conversion, sign detection, signed-number comparison, and scaling within an integrated structure. In the proposed approach, the reverse-conversion core is designed using a staged architecture and the computation of intermediate information, while part of the same hardware resources is reused for sign detection and other inter-modular operations. Furthermore, hardware resource sharing, critical-path reduction, and optimization of the computational structure are employed to control circuit redundancy. The architecture was implemented at the register-transfer level (RTL) and, following functional validation, synthesized using 65-nm CMOS technology and evaluated in terms of area, critical-path delay, and area-delay product (ADP). The results for (n=8), (12), and (26), corresponding to dynamic ranges of approximately 40, 60, and 130 bits, respectively, show that the proposed unit achieves areas of 5,592.9, 9,594.3, and 19,836.9 µm² and critical-path delays of 0.397, 0.439, and 0.526 ns, respectively. The corresponding ADP values are 2,220.3813, 4,211.8977, and 10,434.2094 µm²·ns. The results demonstrate the favorable efficiency of the proposed architecture and the effectiveness of hardware resource sharing in the design of a multifunctional unit for a Class-F five-moduli residue number system.</p> <p>سیستم اعداد مانده‌ای با حذف انتشار نقلی میان پیمانه‌ها، امکان انجام محاسبات موازی و سریع را فراهم می‌کند؛ بااین‌حال، عملیات بین‌پیمانه‌ای نظیر تبدیل معکوس، تشخیص علامت، مقایسه اعداد و Scaling می‌توانند به گلوگاه اصلی در معماری‌های مبتنی بر سیستم اعداد مانده‌ای تبدیل شوند. در این پژوهش، یک واحد چندمنظوره جدید برای مجموعه پنج‌پیمانه‌ای Class-F با هدف کاهش افزونگی سخت‌افزاری و بهبود کارایی محاسبات بین‌پیمانه‌ای طراحی و ارزیابی شده است. مجموعه پیمانه‌ای مورد استفاده شامل   است و معماری پیشنهادی، عملیات حسابی جمع، تفریق و ضرب پیمانه‌ای را در کنار تبدیل معکوس، تشخیص علامت، مقایسه اعداد علامت‌دار و Scaling در یک ساختار یکپارچه پشتیبانی می‌کند. در روش پیشنهادی، هسته تبدیل معکوس با استفاده از ساختار مرحله‌ای و محاسبه اطلاعات میانی طراحی شده و بخشی از همین منابع در تشخیص علامت و سایر عملیات بین‌پیمانه‌ای مجدداً مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین با اشتراک‌گذاری منابع سخت‌افزاری، کاهش مسیرهای بحرانی و بهینه‌سازی ساختار محاسباتی، افزونگی مدار کنترل شده است. معماری در سطح RTL پیاده‌سازی و پس از اعتبارسنجی عملکردی، با استفاده از فناوری CMOS ‌65 نانومتر سنتز و از نظر مساحت، تأخیر بحرانی و حاصل‌ضرب مساحت-تأخیر (ADP) ارزیابی شده است. نتایج برای 8،12،26 n=به‌ترتیب با دامنه دینامیکی تقریباً 40، 60 و 130 بیت نشان می‌دهد که واحد پیشنهادی به‌ترتیب مساحت‌های 5592.9، 9594.3 و 19836.9 میکرومترمربع و تأخیرهای 0.397، 0.439 و 0.526 نانوثانیه را به دست آورده است؛ ADP متناظر نیز برابر 2220.3813، 4211.8977 و 10434.2094 µm²·ns است. نتایج نشان‌دهنده کارایی مناسب معماری پیشنهادی و اثربخشی اشتراک‌گذاری منابع در طراحی یک واحد چندمنظوره برای سیستم اعداد مانده‌ای پنج‌پیمانه‌ای Class-F است.</p> https://dsisj.com/index.php/dsisj/article/download/129/59