Akademik Veri Yönetim Sistemi
5th International Conference on Contemporary Academic Research, Konya, Türkiye, 30 - 31 Mayıs 2025, ss.191-198, (Tam Metin Bildiri)
Memristör tabanlı bellek-içi hesaplama (IMC) sistemleri, işlemci-veri yolu darboğazlarını azaltarak enerji verimliliği açısından önemli bir potansiyel sunmaktadır. Bu sistemlerde mantıksal işlemlerin enerji tüketimi, mimari tercihlerin performansını doğrudan etkiler. Bu çalışma, IMC sistemlerinde XOR ve NOR mantık işlemlerini gerçekleştirmek için tasarlanmış SIXOR (Single-Cycle In- Memristor XOR) ve MAGIC (Memristor-Aided loGIC) yöntemlerinin enerji tüketimlerini karşılaştırmaktadır. MAGIC, NOR tabanlı evrensel bir yapıyla çapraz çubuk dizileri içinde çalışırken, SIXOR, XOR işlemini tek çevrimde tamamlayan yenilikçi bir yaklaşım sunar. Her iki yöntem, dört farklı giriş kombinasyonu (A=0, B=0; A=0, B=1; A=1, B=0; A=1, B=1) için Orcad PSpice yazılımıyla simüle edilmiştir. Simülasyon sonuçları, SIXOR’un ortalama işlem enerjisinin 0.1355815 pJ, toplam işlem enerjisinin 0.542326 pJ; MAGIC’in ise ortalama işlem enerjisinin 0.023075 pJ, toplam işlem enerjisinin 0.0923 pJ olduğunu göstermiştir. Ancak, SIXOR’un ortalama initialization enerjisi 1.9781 pJ ile MAGIC’in 11.1152 pJ’lik değerine kıyasla 5.6 kat daha düşüktür ve toplam enerji tüketiminde (8.454726 pJ) MAGIC’e (44.5531 pJ) göre 5.3 kat daha verimlidir. SIXOR, asimetrik girişlerde daha yüksek işlem enerjisi tüketse de, tek çevrimde işlem tamamlama yeteneğiyle hız ve tasarım sadeliği açısından avantaj sağlar. Buna karşılık, MAGIC, düşük işlem enerjisiyle öne çıksa da, çok çevrimli yapısı işlem süresini uzatır. Ayrıca, SIXOR’un farklı gerilim değerleri (±1.2 V) gerektirmesi çevresel devre tasarımında karmaşıklık yaratırken, MAGIC’in tek gerilim (1.3 V) kullanması bu açıdan daha sade bir yapı sunar. Yine de SIXOR’un hız ve enerji avantajları, özellikle şifreleme ve nöromorfik hesaplama gibi XOR tabanlı uygulamalarda belirgin bir üstünlük sağlar. Bu çalışma, SIXOR’un enerji verimliliği, hız ve uygulama odaklı yaklaşımıyla XOR işlemleri için daha avantajlı olduğunu ortaya koymaktadır.