Araştırma

From The Emerging Circuits and Computation Group at ITU
Jump to: navigation, search

Araştırmalarımızın amacı, elektronik devre ve sistemler için hesaplama, devre tasarımı ve güvenilirlik konularında yeni yaklaşımlar geliştirmektir. Araştırmalarımız temelde yeni ve gelişen teknolojileri ve hesaplama düzenlerini hedef almaktadır.

Contents

Nano-Çaprazlayıcı Dizinler ile Hesaplama

Nano-çaprazlayıcı dizinler gelecekte CMOS'un yerini alabilecek önemli teknolojilerden biridir. Nano dizinler düzenli ve sık yapılardır; üretimlerinde CMOS'tan farklı olarak sadece litografi gibi karmaşık yöntemler kullanılmaz; Bunun yanı sıra kendiliğinden üretime (self-assembly) dayanan teknikler de kullanılır. Günümüzde nano dizinler, her bir çaprazlayıcısı (crosspoint) diyot, FET veya anahtar olarak çalışacak şekilde üretilebilmekte ve bu da bu geleneksel devre elemanları için geliştirilmiş olan devre tasarım tekniklerini kullanmamıza olanak sağlamaktadır. Buradan yola çıkarak, nano ahtarlamalı dizinler için komple bir sentez ve performans optimizasyon metodolojisi geliştirmeyi hedefliyoruz. Çalışmalarımızın yeni gelişen CMOS sonrası bilgisayarların gerçeklenmesinde önemli bir gelişme olacağını düşünüyoruz.


Research-nanoarray tr-1.png

Sentez

Boolean fonksiyonları diyot, FET ve dört-uçlu anahtar tabanlı nano dizinler ile gerçekledik ve dizin boyut formülleri elde ettik. Buna ek olarak, dört-uçlu anahtarlardan oluşan dizinleri optimum sentezleyen bir algoritma geliştirdik.

Hata Toleransı

Yeniden ayarlanabilir nano dizinlerde oluşan açık ve kapalı hataları inceledik. Kalıcı hatalar için, sıralama, geri-izleme ve satır eşleştirme tekniklerini kullanan hızlı bir buluşsal algoritma geliştirdik. Yumuşak/geçici hatalar için, tolere edilebilir bütün hata yerlerini yinelemeli bir teknik kullanarak belirledik.

Seçilmiş Yayınlar
başlık: Permanent and Transient Fault Tolerance for Reconfigurable Nano-Crossbar Arrays
yazarlar: Onur Tunali ve Mustafa Altun
makale: IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, Vol. 36, Issue 5, pp. 747–760, 2017.
bildiri: IEEE/ACM International Symposium on Nanoscale Architectures
(NANOARCH)
, Boston, USA, 2015.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

başlık: Synthesis and Performance Optimization of a Switching Nano-crossbar Computer
yazarlar: Dan Alexandrescu, Mustafa Altun, Lorena Anghel, Anna Bernasconi,
Valentina Ciriani ve Mehdi Tahoori
bildiri: Euromicro Conference on Digital System Design (DSD),
Limassol, Cyprus, 2016.

PDF.png
Yayın

PDF.png
Sunum

başlık: Logic Synthesis for Switching Lattices
yazarlar: Mustafa Altun ve Marc Riedel
makale: IEEE Transactions on Computers,
Vol. 61, Issue 11, pp. 1588–1600, 2012.
bildiri: Design Automation Conference (DAC), Anaheim, USA, 2010.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

Proje Desteği
başlık: Anahtarlamalı Nano-Çaprazlayıcı Bilgisayar Sentezi ve Performans Optimizasyonu
kurum & program: Avrupa Birliği/Avrupa Komisyonu H2020 MSCA
Araştırma ve Yenilikçilik Değişim Programı (RISE)
bütçe: 724.500 EURO
süre: 2015-2019
başlık: Nano Anahtarlamalı Dizinlerin Sentezi ve Güvenilirlik analizi
kurum & program: TÜBİTAK Kariyer Geliştirme Programı (3501)
bütçe: 190.000 TL
süre: 2014-2017


Tersinir Devre Tasarımı

Geleneksel lojik kapıların aksine, tersinir lojik kapılarda “don’t-care” durumları olmaz. Tersinir devrelerde herhangi bir düğümde oluşan bir hata her zaman çıkışta gözlemlenir ve bu da hatanın tespiti ve düzeltilmesinde önemli bir fırsat sunar. Buradan yola çıkarak ve parite-korunumlu lojik ve Hamming kodlarından yararlanarak hata toleranslı devre blokları gerçekledik. Amacımız, yüksek doğruluk ve güvenilirlik gerektiren uçak-uzay sistemlerinde, askeri ve tıbbi uygulamalarda kullanılmak üzere hata farkındalıklı 8-bitlik bir tersinir mikroişlemciyi tasarlamak, ürettirmek ve testlerini yapmaktır.

Research-reversible tr-1.png

Sentez ve Optimizasyon

Tersinir Boolean fonksiyonları kuantum kapılar ile gerçekleyen hızlı bir algoritma önerdik. Önerdiğimiz algoritma, her bir fonksiyon için zaman alıcı bir arama yapmak yerine temel fonksiyonları kullanmaktadır ve sonrasında sıralama yapmaktadır. Örnek vermek gerekirse, toplamda 20922789888000 fonksiyonun olduğu 4 bit devrelerdeki temel fonksiyon sayısı yalnızca 120'dir. Buna ek olarak, komşu kapı çiftlerini göz önüne alarak tersinir ve kuantum devre masraflarını optimize ettik.

Seçilmiş Yayınlar
başlık: Fast Synthesis of Reversible Circuits using a Sorting Algorithm and Optimization
yazarlar: Ömercan Susam ve Mustafa Altun
makale: Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing, Vol. 29, Issue 1-2, pp. 1–23, 2017.
bildiri: IEEE International Conference on Electronics Circuits and Systems
(ICECS)
, Marseille, France, 2014.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

Proje Desteği
başlık: Hata Farkındalıklı 8-bitlik bir Tersinir Mikroişlemci Gerçeklemesi
kurum & program: TÜBİTAK Hızlı Destek Programı (1002)
bütçe: 30.000 TL
süre: 2016-2017, tamamlandı
başlık: Kuantum Devre Tasarımı ve Hesaplama
kurum & program: İstanbul Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırmalar Programı (İTÜ-BAP)
süre: 2014-2015, tamamlandı


Stokastik Devre Tasarımı

Yüksek Doğruluklu Aritmetik Gerçeklemeler

Stokastik hesaplamanın en önemli sorunu düşük doğruluk veya bununla ilişkili olarak uzun hesaplama süreleridir. Bu soruna, bit katarlarını geri besleme mekanizmalarının da yardımıyla manipüle ederek bir çözüm bulduk. Alan, gecikme ve doğruluk parametrelerini göz önüne alarak hatasız çalışan toplayıcı ve çarpıcı devreler gerçekledik.

Research-stochastic tr-1.png
Seçilmiş Yayınlar
başlık: Accurate Synthesis of Arithmetic Operations with Stochastic Logic
yazarlar: Ensar Vahapoglu ve Mustafa Altun
bildiri: IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI),
Pittsburgh, USA, 2016.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

Proje Desteği
başlık: Yüksek Doğruluklu Stokastik Devre Bloklarının Gerçeklenmesi ve Yazdırılabilir/Esnek Elektronik Sistemlerde Kullanımı
kurum & program: TÜBİTAK Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı (1001)
bütçe: 260.000 TL
süre: 2017-2020


Yaklaşık Devre ve Sistem Tasarımı

Güç Verimli Yaklaşık Sistem Tasarım Metodolojisi

Bu çalışmanın amacı, sistemin performans kriterlerini en iyi şekilde karşılamak için yaklaşık hesaplama bloklarının nasıl seçileceğini bulmaktır. Yaklaşık hesaplama bloklarının sistematik olarak kullanılmasıyla, maksimum güç tasarrufu elde edilebilir. Önerilen metodoloji herhangi bir dijital teknoloji için uygulanabilirdir. Yöntem, her bloğun yeterli çıktı kalitesini belirlemek için toplam sistemi en üst seviyeden aritmetik birimlerine kadar araştırır.

Arastirma-yaklasik.png
Seçilmiş Yayınlar
başlık: A Power Efficient System Design Methodology Employing Approximate Arithmetic Units
yazarlar: Tuba Ayhan, Firat Kula ve Mustafa Altun
bildiri: IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI), Bochum, Germany, 2017.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

Proje Desteği
başlık: Yaklaşık Hesaplama Yapabilen Yeniden Yapılandırılabilir Devre ve Sistemlerin Tasarımı ve Öğrenme İçeren Görüntü İşleme Uygulamalarında Kullanılması
kurum & program: TÜBİTAK Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı (1001)
bütçe: 310.000 TL
süre: 2017-2020


Elektronik Ürünlerin Güvenilirliği

Elektronik sektöründe yaşanan baş döndürücü gelişmeler, elektronik devre ve sistemlerin güvenilirliği kavramını yeniden şekillendirmiştir. Elektronik ürünlerin günümüzdeki hızlı üretim döngüleri, uzun süreli ve masraflı olan geleneksel hızlandırılmış testlerin öneminin azalmasına neden olmuştur. Biz bu çalışmada görece masrafsız ve yüksek doğruluklu bir güvenilirlik analizi metodolojisi önerdik. Bu noktada saha verileri, yeni hızlandırılmış testler ve hata fiziği tabanlı benzetimlerden yararlandık. Çalışmalarımız Avrupa'nın en büyük ev aletleri ve beyaz eşya üreticilerinden biri olan Arçelik A.Ş. ile birlikte yürütülmüştür.

Arastirma-3.png

Saha Verileri ile Güvenilirlik Analizi ve Tahmini

Yüksek miktarda üretilen elektronik ürünler için saha arıza verileri ile güvenilirlik tahmin modeli geliştirdik. Modelimizi, önerdiğimiz değişim noktası tespit metodunu kullanarak Weibul-eksponansiyel dağılımı üzerine inşa ettik. Modelimiz, elektronik kartların kısa süreli saha verilerini kullanarak, garanti süresi içerisindeki güvenilirlik performanslarını yüksek doğrulukta tahmin etmektedir. Bu çalışmada kullandığımız kartların garanti süresi 3 yıldır ve kullandığımız veri seti 3 aylıktır.

Varistörlerin Bozunum Prosesleri

ZnO varistörlerde görülen değişik bozunum mekanizmalarını inceledik. Varistör voltajı Vv'nin değişik stres seviyelerinde nasıl değiştiğini modelledik. Bu amaç için, değişik AC akımlar kullanarak hızlandırılmış testler uyguladık ve Vv değerlerini ölçtük. Literatürdeki genel kanının aksine sadece düşen Vv değerleri değil, yükselen Vv değerleri de gözlemledik.

Kalibreli Hızlandırılmış Testler

Elektronik ürünlerin hata oranlarındaki önemli azalma, geleneksel ALT (accelerated life tests) kullanımını oldukça masraflı ve zaman alıcı bir hale getirmiştir. Bu aşamada yeni bir test metodolojisi olan CALT (calibrated accelerated life tests) önerilmiştir. Bu çalışmada, ALT ve CALT testlerini detaylı olarak karşılaştırdık; hata oranı, hızlandırma faktörü ve stres seviyesinin test süresine olan etkilerini inceledik.

Seçilmiş Yayınlar
başlık: A Change-Point based Reliability Prediction Model using Field Return Data
yazarlar: Mustafa Altun ve Vehbi Comert
makale: Reliability Engineering and System Safety, Vol. 156, pp. 175–184, 2016.
bildiri: Reliability and Maintainability Symposium (RAMS),
Palm Harbor, USA, 2015.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

başlık: Distinct Degradation Processes in ZnO Varistors: Reliability Analysis and Modeling with Accelerated AC Tests
yazarlar: Hadi Yadavari ve Mustafa Altun
makale: Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, Vol. 25, No.4, pp. 3240–3252, 2017.
bildiri: European Safety and Reliability Conference (ESREL), Zurich, Switzerland, 2015.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

başlık: Extensive Investigation of Calibrated Accelerated Life Testing (CALT) in Comparison with Classical Accelerated Life Testing (ALT)
yazarlar: Burak Sal ve Mustafa Altun
bildiri: European Safety and Reliability Conference (ESREL),
Zurich, Switzerland, 2015.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

Proje Desteği
başlık: Beyaz Eşya Elektronik Kartları için Yüksek Doğruluklu bir Güvenilirlik Analizi Metodolojisi
kurum & program: TÜBİTAK Üniversite-Sanayi İşbirliği Programı (1505)
bütçe: 210.000 TL
süre: 2013-2015, tamamlandı
başlık: CMOS Tranzistörlerin Geçit Oksidi Kırılmalarının İncelenmesi ve Modellenmesi
kurum & program: TÜBİTAK Sanayi Odaklı Lisans Bitirme Tezi Destekleme Programı (2241/A)
süre: 2013-2014, tamamlandı


Analog Devre Tasarımı

Pozitif Geribesleme

Geleneksel olarak analog devreler pozitif geribesleme çevrimleri içermemelidirler. Aykırı gözükse de, biz bu çalışmada akım kuvvetlendiricilerin giriş empedanslarını pozitif geribesleme kullanarak başarıyla iyileştirdik. Ek olarak yeni bir tamamen farksal akım kuvvetlendirici devresi önerdik ve bu devreyi filtre uygulamalarında test ettik.

Seçilmiş Yayınlar
başlık: Design of a Fully Differential Current Mode Operational Amplifier with its Filter Applications
yazarlar: Mustafa Altun ve Hakan Kuntman
makale: AEU International Journal of Electronics and Communications,
Vol. 62, Issue 3, pp. 39–44, 2008.
bildiri: ACM Great Lakes Symposium on VLSI (GLSVLSI), Stresa, Italy, 2007.

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum


Ayrık Matematik

"Self Duality" Problemi

IDNF (irredundant disjuntive normal form) formundaki monoton bir Boolean fonksiyonun self-dual olup olmadığının zaman karmaşıklığında belirlenmesi, matematikte çözülememiş önemli problemlerden biridir. Bu çalışma bu ünlü problem üzerinedir. Biz bu çalışmada IDNF formundaki monoton Boolean fonksiyonların değişken sayısının çarpım (disjunct) sayısından fazla olamayacağını gösterdik. Ayrıca n sayıda çarpım ve n sayıda değişken içeren IDNF formundaki monoton Boolean fonksiyonların, self-dual olup olmadığını bulan bir algoritma geliştirdik. Algoritmanın zaman karmaşıklığı O(n^3)'dür.

Seçilmiş Yayınlar
başlık: A Study on Monotone Self-dual Boolean Functions
yazarlar: Mustafa Altun ve Marc Riedel
makale: Acta Mathematicae Applicatae Sinica - English Series, Vol. 33, Issue 1, pp. 43-52, 2017

PDF.png
Yayın

PPT.jpg
Sunum

Personal tools
Namespaces

Variants
Actions
ECC
ECC (In Turkish)
Toolbox