فهرست مطالب
نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 51، تابستان 1398)
- ب-مهندسی کامپیوتر
- تاریخ انتشار: 1398/06/26
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحات 89-104
رمزنگاری کلید عمومی یکی از روش های مرسوم رمزنگاری است که به دلیل عدم نیاز به تبادل کلید، در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. روش هایی مانند توان رسانی، جفت سازی، رمزنگاری خم بیضوی و همگونی در این دسته قرار می گیرند که تاکنون پژوهش های زیادی برای کاهش پیچیدگی زمانی و مساحت این روش ها صورت گرفته است. عملیات معکوس به عنوان یکی از اصلی ترین اعمال موجود در روش های رمزنگاری کلید عمومی است که بخش زیادی از پیچیدگی محاسباتی و زمانی را در این پردازنده های رمزنگاری به خود اختصاص می دهد. بنابراین برای افزایش کارایی و سرعت پردازنده های رمزنگاری کلید عمومی، بهبود سرعت و مساحت عملیات معکوس در میدان های متناهی بسیار ضروری به نظر می رسد. در این مقاله، روش های موجود برای انجام عملیات معکوس بر روی میدان های دودویی و اول مورد بررسی قرار گرفته است. در سامانه های رمزنگاری امروزی، میدان های دودویی به دلیل سازگاری با سخت افزار، بسیار پرکاربرد هستند. در ابتدای این نوشتار، روش های موجود برای انجام عملیات معکوس در میدان های دودویی بررسی، الگوریتم های موجود بیان و از نظر پیچیدگی زمانی و منابع مورد نیاز با هم مقایسه شده است. سپس بهترین پیاده سازی های موجود روی بستر FPGA و به صورت مدار مجتمع معرفی می گردد. هدف اصلی در این روش ها کاهش تعداد ضرب مورد نیاز برای انجام عملیات معکوس در میدان دودویی و افزایش امکان توازی برای پیاده سازی هرچه بهتر این روش ها است. میدان های اول به دلیل پیچیدگی ساختاری و محاسباتی بیشتر نسبت به میدان های دودویی، تنوع و گستردگی کمتری دارند ولی در سالیان اخیر به دلیل ظهور کاربردهای جدیدی در رمزنگاری نظیر روش همگونی، مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. محققان این حوزه در تلاش هستند تا ضمن از بین بردن وابستگی زمان اجرای روش های موجود به مقدار ورودی، پیچیدگی زمانی و مساحت الگوریتم های محاسبه معکوس را تا حد امکان کاهش دهند. ارائه ساختارهایی نظیر آرایه ضربانی در همین راستا صورت گرفته که این مقاله به بررسی این روش ها می پردازد و در انتها روش های انجام عملیات معکوس را در میدان های اول از نظر پیچیدگی زمانی و محاسباتی با هم مقایسه می کند.
کلیدواژگان: الگوریتم های معکوس، میدان های متناهی، قضیه کوچک فرما، الگوریتم اقلیدسی تعمیم یافته -
صفحات 105-116
تجربیات کاربری در تعامل با نرم افزار، یکی از عوامل بسیار مهم در موفقیت نرم افزارهای تجاری تلفن همراه است. معماری اطلاعات، روشی است که در آن می توان با شناخت کاربران و محتوای برنامه، واسط کاربری نرم افزار را برای دستیابی به تجربه کاربری مطلوب طراحی نمود. در این پژوهش تاثیر معماری اطلاعات بر روی قابلیت استفاده نرم افزار با استفاده از رویکردی کمی ارزیابی شده است. بدین منظور، با انتخاب یک نرم افزار تلفن همراه و با تحلیل رفتار کاربران از طریق ثبت خودکار تعاملات با نرم افزار، مشکلات آنها در استفاده از نرم افزار تحلیل شده است. سپس با استفاده از روش های معماری اطلاعات، سیستم مسیریابی بازطراحی شده و مورد ارزیابی کمی قرار گرفته است. ارزیابی بر روی 11 کارکرد مختلف و بر مبنای 8 معیار کمی برای هر نسخه نرم افزار صورت گرفته است. مقایسه نتایج نشان می دهد از میان 88 اندازه گیری انجام شده، 74 مورد بهبود، 10 مورد تنزل و چهار مورد عدم تغییر در مقادیر رخ داده است. بیشترین بهبودها به ترتیب در معیارهای زمان جستجوی صفحه مورد نظر، تعداد فعالیت های اضافه کاربر و پیداکردن مسیر کارکرد توسط کاربران بوده است.
کلیدواژگان: تجربه کاربری، قابلیت استفاده، معماری اطلاعات، برنامه تلفن همراه، ارزیابی کمی -
صفحات 117-127
در این مقاله روش مناسبی برای کالیبراسیون دوربین و به دست آوردن ابعاد و سرعت خودروها به صورت تمام خودکار و بدون نیاز به دخالت کاربر ارائه شده است. در روش پیشنهادی، ابتدا با استفاده از چند قاب اول ویدئوی ورودی و با توجه به جهت حرکت خودروها، مختصات نقاط محوشدگی و فاصله کانونی دوربین به دست می آید. سپس با شناسایی محدوده خودروهای متحرک جعبه سه بعدی محیطی خودرو با استفاده از راستای نقاط محوشدگی تشکیل می گردد. در ادامه برای مقابله با پرسپکتیو، جعبه محیطی هر خودرو بر روی صفحه جاده فرضی تصویر شده و ضریب متری (تبدیل پیکسل به متر) پس از تصویرکردن چند خودرو بر صفحه جاده و با توجه به ابعاد واقعی خودروی غالب به دست می آید. تصویرکردن خودرو بر صفحه جاده و استفاده از ضریب متری، امکان بیان سرعت و ابعاد واقعی خودروها در هر قاب را فراهم می کند که البته ممکن است با خطا همراه باشد. برای افزایش دقت نتایج، این پارامترها در بازه ای که خودرو در معرض دوربین قرار دارد، تجمیع شده و هیستوگرام هایی برای سرعت و ابعاد هر خودرو تشکیل می شود. سپس بیشینه این هیستوگرام ها به عنوان مقادیر جدید سرعت و ابعاد برای هر خودرو گزارش می شود که این کار دقت نتایج را بهبود می بخشد. تشکیل هیستوگرام ها برای هر خودرو، نیازمند ردیابی خودرو در چندین قاب است و برای ردیابی، روشی ساده و بدون پیچیدگی ارائه شده است. مقایسه نتایج روش پیشنهادی با روش های دیگر بیانگر سرعت پردازش بالاتر و پاسخ بهتر روش پیشنهادی است به گونه ای که میانگین خطای این روش در محاسبه ابعاد برابر با 4/1%، میانگین خطا در محاسبه سرعت برابر باkm/h 1/1 و میانگین سرعت پردازش روش پیشنهادی برای ویدئوهای تست در MATLAB به حدود 5/3 قاب در ثانیه می رسد.
کلیدواژگان: ابعاد خودرو، تشخیص سرعت، کالیبراسیون دوربین، مدل سازی پس زمینه، مخلوط گاوسی بهبودیافته -
صفحات 128-136
هدف این مقاله ارائه طرحی جدید و کارامد برای مدار XOR بر پایه تکنولوژی منطق نانومغناطیس در راستای تحقق بخشیدن به پیاده سازی مدارهای محاسباتی نانومغناطیسی از جمله جمع کننده، تفریق کننده و ضرب کننده می باشد. منطق نانومغناطیس به دلایلی از جمله سرعت بسیار بالا، توان مصرفی به شدت پایین، قابلیت مجتمع سازی و کارکرد در دمای اتاق، یک جایگزین مناسب برای تکنولوژی ساخت ترانزیستورهای متعارف است. برای پیشبرد هدف این پژوهش، ابتدا به معرفی گیت های اکثریت در فناوری نانومغناطیس پرداخته می شود و سپس دو طرح کارامد با کمترین مساحت، کمترین تعداد المان نانومغناطیس و کمترین تاخیر برای XOR بر اساس یک گیت اقلیت سه ورودی و یک گیت اکثریت پنج ورودی پیشنهاد می شوند. المان های پایه مورد استفاده در این دو طرح از نوع سلول های نانومغناطیس عمودی متشکل از مواد Co/Pt، به دلیل مزیت های نسبی این ماده هستند. در جهت ایجاد عملکرد درست مدار همچنین نیاز به اعمال ساعت است که در این پژوهش ایجاد پارامتر ساعت با یک میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت اعمال می شود. برای پیاده سازی این مدارها از ابزار MagCAD و برای بررسی صحت عملکرد این مدارها از شبیه ساز Modelsim استفاده شده است. با توجه به نتایج حاصل از این شبیه سازی می توان گفت که طرح پیشنهادی XOR سه ورودی تک لایه ای و چندلایه ای پیشنهادی در تعداد گیت ها به ترتیب 50% و 25%، در تاخیر به ترتیب 80% و 80% و در تعداد المان های به کار رفته به ترتیب 23% و 21% نسبت به پژوهش مشابه دارای عملکرد بهتری هستند.
کلیدواژگان: سلول نانومغناطیسی، گیت اکثریت، مدار XOR، منطق نانومغناطیس، نانوالکترونیک -
صفحات 137-144
یکی از رایج ترین روش های طراحی آزمون پذیر، طراحی به روش روبشی است که باعث افزایش مشاهده پذیری و کنترل پذیری گره های مدار می شود. در این مقاله به ارائه سلول روبشی می پردازیم که ضمن کاهش تعداد ترانزیستورهای مصرفی، سبب افزایش سرعت عملکرد سلول و کاهش انرژی مصرفی آن می گردد. ساختار پیشنهادی اول، بهینه شده ساختار سلول روبشی دروازه دار کم توان است و بر مبنای حذف جریان نشتی در بخشی از مدار در مواقعی که مورد استفاده قرار نمی گیرد بنا شده و به واسطه کاهش مقدار خازن پارازیتی خروجی موجب کاهش تاخیر انتشار می گردد. در ساختار پیشنهادی دوم که ساختار اصلی است، سلول روبشی پیشنهادی بر مبنای کنترل وارونگر لچ مغلوب در مسیر پایین کش طراحی شده که با قطع مسیر جریان در مواقع غیر ضروری، باعث کاهش توان مصرفی استاتیکی می گردد. همچنین با کاهش تعداد ترانزیستورهای مصرفی در لچ مغلوب نسبت به ساختارهای مشابه تاخیر مدار بهبود می یابد. شبیه سازی در تکنولوژی nm 22 CMOS و با استفاده از نرم افزار Hspice انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ساختارهای پیشنهادی در مقایسه با ساختارهای پیشین ضمن کاهش تاخیر، از توان استاتیکی بهتری برخوردار هستند.
کلیدواژگان: تاخیر انتشار، توان مصرفی، سرعت عملکرد، طراحی روبشی -
صفحات 145-152
فلیپ فلاپ یکی از عناصر مهم در طراحی مدارهای دیجیتال است که کارایی آن در سرعت و توان مصرفی سیستم بسیار تاثیرگذار می باشد. در این مقاله با انجام شبیه سازی های مناسب، پارامترهای زمانی فلیپ فلاپ استاتیک به دست آمده و تاثیر ابعاد ترانزیستورهای مختلف بر این پارامترها مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با تغییر ولتاژ تغذیه و پارامترهای فرایند ساخت، میزان تاثیر تغییرات این عوامل بر کارایی فلیپ فلاپ مورد ارزیابی قرار گرفته است. عرض ترانزیستورهای مدار بر اساس دستیابی به حاصل ضرب انرژی- تاخیر (EDP) و حاصل ضرب توان- تاخیر (PDP) مطلوب در دو حالت به صورت مجزا تعیین شده اند. سپس تاثیر تغییرات ولتاژ بر افزایش EDP و PDP در مقایسه با فلیپ فلاپ پایه مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. فلیپ فلاپ مورد بررسی در این مقاله فلیپ فلاپ استاتیک نوع D می باشد. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار HSPICE در تکنولوژی 16 نانومتر و در فرکانس نامی GHz 1 انجام شده است.
کلیدواژگان: پارامترهای زمانی، توان مصرفی، فلیپ فلاپ استاتیک -
صفحات 153-160
حوزه سلامت به علت وسعت عملکرد مالی و همچنین وسعت کاربرد آن، یکی از سیستم های ایده آل برای تقلب است و با وجود راهکارهای مختلف در این زمینه، شناسایی داده های تقلب هنوز یکی از چالش ها برای ارائه دهندگان خدمات سلامت می باشد. در این مقاله برای اولین بار الگوریتم BIRCH به عنوان یک الگوریتم خوشه بندی سلسله مراتبی با الگوریتم بهینه سازی واکنش شیمیایی (CRO) ترکیب شده است. الگوریتم BIRCH با پیچیدگی زمانی خطی قابلیت کار با حجم بالای داده ها و شناسایی داده های پرت را دارد و CRO یکی از الگوریتم های فراابتکاری جدید الهام گرفته از واکنش شیمیایی در دنیای واقعی است که با یک جمعیت پویا از مولکول ها توسط چهار عملگر برخورد به دیواره، تجزیه، برخورد بین مولکولی و ترکیب فضای جستجو را مورد کاوش قرار می دهند. الگوریتم خوشه بندی بهبودیافته BIRCH-CRO با حذف فرایند خوشه بندی سراسری داخلی نسخه کلاسیک BIRCH و تعیین بهینه پارامترهای اصلی آن باعث بهبود سرعت و دقت تشخیص داده های تقلب در حوزه سلامت نسبت به سایر الگوریتم های بدون نظارت ارائه شده در این حوزه گردیده است. همچنین الگوریتم پیشنهادی توانایی کار با داده های آنلاین و حجم بالا را دارد و با توجه به نتایج به دست آمده، عملکرد مناسبی را فراهم می کند.
کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی واکنش شیمیایی، حوزه سلامت، خوشه بندی BIRCH، کشف تقلب -
صفحات 161-166
سرطان پستان یکی از رایج ترین انواع سرطان ها در زنان می باشد و در سال های اخیر رشد قابل توجهی در تعداد افراد مبتلا به آن گزارش شده است. با گسترش روزافزون علم استفاده از داده کاوی در پزشکی به یکی از زمینه های پرکاربرد برای بهبود سیستم های درمانی تبدیل شده است. در این تحقیق فرایند تشخیص بیماری سرطان پستان در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول از یک الگوریتم ژنتیک بهبودیافته برای تشخیص ویژگی های موثر در پیش بینی این بیماری استفاده شده و در مرحله دوم نمونه های متعارف و نامتعارف به منظور افزایش دقت و ایجاد مدل دسته بندی نهایی شناسایی می شوند. برای کار دسته بندی مقایسه ای بین دو مدل درخت تصمیم و ماشین بردار پشتیبان انجام شده که نتایج، برتری مدل ماشین بردار پشتیبان را نشان می دهد. نتایج آزمایش های انجام شده دقت تشخیص سرطان پستان را روی مجموعه داده های WBCD، WDBC و WPBC به ترتیب 26/99%، 55/98% و 45/98% گزارش می دهد.
کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، دسته بندی، سرطان پستان، ویژگی های موثر، نمونه های متعارف و نامتعارف
-
Pages 89-104
Public key cryptography is one of the common cryptosystems mainly because it does not have key agreement issue. One important operation in these cryptosystems is inversion. Therefore, improving its performance gains significant attention. In this paper, inversion operation over binary and prime fields are surveyed considering time and area complexity. Moreover, the implementation results on FPGA and ASIC platforms are investigated and analyzed.
-
Pages 105-116
User experience is an important issue in the success of commercial mobile applications. Information architecture is a discipline which can be used to design user interface in order to achieve desirable user experience based on user and content analysis. In this research, the impact of information architecture on the software usability is evaluated by a quantitative approach. By selecting a mobile application, logging the users’ interaction automatically, and analyzing the log, usage problems are discovered. Afterward, navigation system is redesigned by using information architecture. Then, the usability of the new version of the application is evaluated. In this experience, 8 metrics are measured in 11 functionalities for each version of the application. Comparing the results show that among 88 measurements, 74 have been improved, 10 have been decreased and 4 have been unchanged. The most improved metrics are time to reach to the functionality, user extra activities and function finding.
-
Pages 117-127
In this paper, a fully automated method for calibrating the camera and obtaining dimensions and speed of vehicles is presented. In this method, at first, vanishing points and the focal length of the camera are obtained, according to the directions of the cars in the initial frames. After detecting moving vehicles, their 3D bounding box are created using the vanishing points. In order to deal with the perspective, the bounding box of each vehicle is projected on a hypothetical road and then to have their real dimensions in meter, the metric coefficient (pixel-to-meter conversion) is obtained. This calculates the coefficient; a dominant car is detected and according to its metric dimensions, the pixel to meter coefficient is computed. Projecting the vehicle on the road surface and the use of the metric coefficient provides the possibility of expressing the actual speeds and dimensions of the vehicles in each frame. However, it may have some errors. To increase the accuracy of the results, these parameters are aggregated along the vehicle's path, and some histograms are made up for the speed and dimensions of each vehicle. Then the maximum of these histograms is reported as new values of speed and dimensions for each vehicle. This will improve the accuracy. Creating histograms for each vehicle requires tracking of the car in multiple frames. For this purpose, a fast algorithm is presented. Comparing the results of the proposed method with previous methods indicates higher processing speed and better response. The average error of dimension estimation is 1.4%, and the error of speed estimation is 1.1 km/h. The average processing speed for testing videos in MATLAB is about 3.5 frames per second.
-
Pages 128-136
The aim of this paper is to suggest new and efficient designs for XOR circuits based on nanomagnetic logic technology in order to implementation of nanomagnetic computational circuits such as adders, subtractors and multipliers. Nanomagnetic logic due to its properties such as very high speed, low power consumption, scalability and working on room temperature is a suitable alternative for conventional transistor technology. First, nanomagnetic majority gates are introduced then two efficient designs with minimum area, minimum number of nanomagnetic elements and lowest delays for XOR circuits are proposed based on a three-input minority gate and a five-input majority gate. Basic elements in these designs are out-of-plane nanomagnetic cells made of Co/Pt, due to relative advantages of this alloy. Clocking field which is an external uniform magnetic field is required for proper performance of these proposed circuits. MagCAD tool was used for implementation of these designs, and the accuracy of operation of these circuits was proved by applying Modelsim simulator. According to the results of this simulation, it is shown that the proposed single layer and multilayer three-input XOR gates have improvement in comparison to the state-of-art design in number of gates 50% and 25%, in delay 80% and 80%, and in the number of elements 23% and 21%, respectively.
-
Pages 137-144
One of the popular methods in design for testability (DFT) is scan design which leads on increase observability and controllability in circuit nodes. In this paper, we present a scan cell design which decreases the number of transistors, improves PDP and decreases energy usage. The first proposed design is an optimized version of integrated low power gating scan cell, and the main idea of this design is reducing leakage current in the part of the circuit which is not used. Also, this design has the ability of reducing the propagation delay due to decreasing output parasitic capacitance. In the second proposed design, the scan cell is designed for controlling in pull down part of the inverter at slave latch so that static power consumption is diminished when current path is cut in unnecessary position. Simulations are carried out in 22 nm PTM technology CMOS by Hspice software. The results show that the proposed designs are superior to the previous designs considering propagation delay which is decreased, and enhanced static power consumption.
-
Pages 145-152
Flip-flop is one of the important elements in the digital circuit’s design, which its performance affects the speed and power of the system. In this paper, appropriate simulations are used to obtain the timing parameters of the static flip-flop and investigate the effect of the width of different transistors on these parameters. Then, the effects of the supply voltage and manufacturing process parameters variation on the performance of the flip-flop are investigated. The widths of transistors are determined based on the desired energy-delay product (EDP) and power-delay product (PDP) for these two cases separately. Then, the effect of voltage variations on the increase of EDP and PDP are investigated compared to the base flip-flop. We used a static D-type flip-flop in our simulations. The simulations were performed using the HSPICE in 16 nm technology node at 1 GHz frequency.
-
Pages 153-160
With regard to the scale of the financial transactions and the extent of the healthcare industry, it is one of the ideal systems for fraud. Therefore, suitable identifying fraud data is still one of the challenges facing the healthcare providers, although there are several fraud detection algorithms. In the paper, the BIRCH clustering algorithm, as one hierarchical clustering algorithm, is hybridized with a chemical reaction optimization algorithm (CRO). The BIRCH with linear time complexity is able for clustering large scale data and identifying their noises and the CRO, as one of new meta-heuristic algorithm inspired by the chemical reactions in the real world, explores the search space with a dynamic population size based on four reactions such as on-wall ineffective collision, decomposition, inter-molecular ineffective collision and synthesis. Due to the improved BIRCH-CRO removes the internal clustering process of the classic BIRCH and determines the optimal values of its main parameters, it causes that the computational time decreases and accuracy and precision of detecting fraud data increase since its experimental results is compared with the exist unsupervised algorithms. Also, the proposed fraud detection algorithm has the ability to perform on online data and large scale data, and given the obtained results, it provides a proper performance.
-
Pages 161-166
Breast cancer is one of the most common types of cancers in women and in recent years there has been a significant increase in the number of people with this disease. With the increasing spread of science, data mining has become one of the most widely used areas for improving therapeutic systems. In this paper, the diagnosis of breast cancer is performed in two steps. In the first step, an improved genetic algorithm is used to identify the desirable features in the prediction of this disease, and in the second stage, conventional and Unconventional samples are identified to increase the accuracy and create the final classification model. For classification work, a comparison between two decision tree and Support vector machine model is used to show the results of the superiority of the Support vector machine model. The results of the experiments reported the accuracy of breast cancer diagnosis on WBCD, WDBC and WPBC data sets are 99.26%, 98.55% and 98.45%, respectively.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.