طراحي جمع كننده و ضرب كننده تقريبي مناسب براي كاربردهاي پردازش تصوير

Designing Approximate Adder and Multiplier for Image Processing Applications

با توجه به استفاده روزافزون از وسيله هاي همراه، معيار توان مصرفي به دليل نياز به كاركرد طولاني اين دستگاه ها در كنار دو معيار سنتي كارآيي و هزينه به يك فاكتور مهم در طراحي سيستم هاي ديجيتال تبديل شده است. با توجه به اينكه بلوك هاي محاسباتي تقريبي با صرف نظر كردن از مقدار قابل قبولي از دقت، تاثير مثبتي بر روي هر سه معيار هزينه، توان مصرفي و هزينه دارند؛ محاسبات تقريبي يا غير دقيق به عنوان يك رويكرد جديد در طراحي سيستم هاي ديجيتال مطرح شده است. در اين مقاله يك جمع كننده ي تقريبي طراحي شده و ميزان خطاي آن مورد ارزيابي قرار گرفته است. سپس با استفاده از اين جمع كننده، يك ضرب كننده ي تقريبي نيز پيشنهاد شده است. در ادامه، از اين ضرب كننده براي پياده سازي دو كاربرد نرم سازي و تيزسازي كه در پردازش تصاوير به كار گرفته مي شوند، استفاده شده است. استفاده از اين بلوك هاي محاسباتي منجر به 63% صرفه جويي در توان مصرفي پويا، 70% صرفه جويي در توان مصرفي ايستا، كاهش 25% در مساحت طرح و همچنين 33% بهبود در تاخير آن شده است. همچنين ميزان خطاي وارد شده به سيستم به دليل استفاده از محاسبات تقريبي به طور متوسط 33% مي باشد كه تاثير مخرب در كاركرد كاربردهاي نرم سازي و تيزسازي ندارد و خروجي هاي اين دو كاربرد با استفاده از بلوك هاي محاسبات تقريبي خللي در درستي پردازش تصوير وارد نمي كنند.

Today, with the ever-increasing use of mobile devices, power consumption besides cost and performance has become an important parameter in the design of digital systems. Approximate computational blocks, with acceptable accuracy, have a positive impact on all three criteria of cost, power, and performance; approximate or inaccurate calculations has been accepted more than ever as a new approach to the design of digital systems. In this paper, an approximate adder is designed and the error rate is evaluated. Then, by using this adder, an approximate multiplier is also proposed. This multiplier is used in smoothing and sharpening application in the image processing applications. Using these computing blocks has led to saving 63% of dynamic power consumption, 70% static power saving, 25% decrease in design area and 33% improvement in latency. Also, the amount of error of system due to the use of approximate calculations is on average 33%, which does not have a negative effect on the function of the application in smoothing and sharpening.