طراحی جمع کننده و ضرب کننده تقریبی مناسب برای کاربردهای پردازش تصویر

با توجه به استفاده روزافزون از وسیله‌های همراه، معیار توان مصرفی به دلیل نیاز به کارکرد طولانی این دستگاه‌ها‌ در کنار دو معیار سنتی کارآیی و هزینه به یک فاکتور مهم در طراحی سیستم‌های دیجیتال تبدیل شده است. با توجه به اینکه بلوک‌های محاسباتی تقریبی با صرف‌نظر کردن از مقدار قابل قبولی از دقت، تاثیر مثبتی بر روی هر سه معیارِ هزینه، توان مصرفی و هزینه دارند؛ محاسبات تقریبی یا غیر دقیق به عنوان یک رویکرد جدید در طراحی سیستم‌های دیجیتال مطرح شده است. در این مقاله یک جمع‌کننده‌ی تقریبی طراحی شده و میزان خطای آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با استفاده از این جمع‌کننده، یک ضرب‌کننده‌ی تقریبی نیز پیشنهاد شده است. در ادامه، از این ضرب‌کننده برای پیاده‌سازی دو کاربرد نرم‌سازی و تیزسازی که در پردازش تصاویر به کار گرفته می‌شوند، استفاده شده است. استفاده از این بلوک‌های محاسباتی منجر به 63% صرفه‌جویی در توان مصرفی پویا، 70% صرفه‌جویی در توان مصرفی ایستا، کاهش 25% در مساحت طرح و همچنین 33% بهبود در تاخیر آن شده است. همچنین میزان خطای وارد شده به سیستم به دلیل استفاده از محاسبات تقریبی به طور متوسط 33% می‌باشد که تاثیر مخرب در کارکرد کاربردهای نرم‌سازی و تیزسازی ندارد و خروجی‌های این دو کاربرد با استفاده از بلوک‌های محاسبات تقریبی خللی در درستی پردازش تصویر وارد نمی‌کنند.

Designing Approximate Adder and Multiplier for Image Processing Applications

Today, with the everincreasing 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.