基于改进4-2压缩结构的32位浮点乘法器设计

本文介绍一种用于高性能DSP的32位浮点乘法器设计,通过采用改进Booth编码的树状4-2压缩器结构,提高了速度,降低了功耗,该乘法器结构规则且适合于VLSI实现,单个周期内完成一次24位整数乘或者32位浮点乘。整个设计采用Verilog HDL语言结构级描述,用0.25um单元库进行逻辑综合.完成一次乘法运算时间为24.30ns.     

基于改进4—2压缩结构的32位浮点乘法器设计

本文介绍一种用于高性能DSP的32位浮点乘法器设计,通过采用改进Booth编码的树状4-2压缩器结构,提高了速度,降低了功耗,该乘法器结构规则且适合于VLSI实现,单个周期内完成一次24位整数乘或者32位浮点乘。整个设计采用Verilog HDL语言结构级描述,用0.25um单元库进行逻辑综合.完成一次乘法运算时间为24.30ns.     

M-DSP中高性能浮点乘加器的设计与实现

针对高性能M型数字信号处理器（M-DSP）对浮点运算的性能、面积和功耗要求,研究分析了M-DSP总体结构和浮点运算的指令特点,设计和实现了一种高性能低功耗的浮点乘累加器（FMAC）。该乘加器采用单、双精度通路分离的主体结构,分为六级流水站执行,对乘法器、对阶移位等关键模块进行了复用设计,支持双精度和单精度浮点乘法、乘累加、乘累减、单精度点积和复数运算。对所设计的乘加器进行了全面的验证,基于45nm工艺采用Synopsys公司的Design Compiler工具综合所设计的代码,综合结果表明运行频率可达1GHz,单元面积36856μm²;与FT-XDSP中的乘加器相比,面积节省了12.95%,关键路径长度减少了2.17%。     

一种快速的浮点乘法器结构

一种支持IEEE754浮点标准的全流水结构的浮点乘法器被提出．在该浮点乘法器中，提出一种新型的双路浮点乘法结构．这种结构相比于全规模乘法器，在不增加面积的前提下，缩短乘法树关键路径延迟13．6％，提高了乘法器的执行频率．这种乘法器有3个周期的延迟，每个周期能接收一条单精度或双精度浮点乘法指令．使用FPGA进行验证，并使用标准单元实现．采用0．18μm的静态CMOS工艺，执行频率为384MHz，面积为732902．25μm^2．在相同工艺条件下，将这种结构与其他乘法器结构进行比较，结果表明这种结构是有效的．     

快速浮点加法器的全定制设计

描述了一个流水线运行的、符合IEEE 75 4单精度浮点标准的加法器的全定制设计。该浮点加法器的设计基于SMIC 1 .8V 0 .1 8μm 1p6mCMOS工艺 ,将应用于高性能 32位CPU的浮点运算单元中。该设计在研究快速实现算法结构的基础上 ,采用全定制的电路及版图设计方法 ,提高了浮点加法器的工作速度 ,降低了芯片功耗 ,并通过减少芯片面积 ,有效降低芯片量产时的成本     

改进部分积压缩结构的快速乘法器

针对16位乘法器运算速度慢、硬件逻辑资源消耗大的问题,采用华莱士树压缩结构,通过对二阶布思算法、4-2压缩器和保留进位加法器的优化组合使用及对符号数采用合理的添、补、删策略,实现16位符号数快速乘法器的优化设计。该乘法器采用SMIC 0.18 μm工艺标准数字单元库,使用Synopsys Design Compiler综合实现,在1.8 V, 25℃条件下,芯片最大路径延时为3.16 ns,内核面积为 50 452.75 μm2,功耗为5.17 mW。     

基于改进的Booth编码和Wallace树的乘法器优化设计

针对当前乘法器设计难于兼顾路径延时和版图面积的问题,设计一种新型的32位有符号数乘法器结构。其特点是:采用改进的Booth编码,生成排列规则的部分积阵列,所产生的电路相比于传统的方法减小了延时与面积;采用由改进的4-2压缩器和3-2压缩器相结合的新型Wallace树压缩结构,将17个部分积压缩为2个部分积只需经过10级异或门延时,有效地提高了乘法运算的速度。设计使用FPGA开发板进行测试,并采用基于SMIC 0.18μm的标准单元工艺进行综合,综合结果显示芯片面积为0.1127 mm~2,关键路径延时为3.4 ns。实验结果表明,改进后的乘法器既减少了关键路径延时,又缩小了版图面积。     

基于跳跃式Wallace树的低功耗32位乘法器

为了提高乘法器的综合性能,从3个方面对乘法器进行了优化设计。采用改进的Booth算法生成各个部分积,利用跳跃式Wallace树结构进行部分积压缩,通过改进的LING加法器对压缩结果进行求和。在FPGA上进行验证与测试,并在0.18 μm SMIC工艺下进行逻辑综合及布局布线。结果表明,与采用传统Wallace树结构的乘法器相比,该乘法器的延时减少了29%,面积减少了17%,功耗降低了38%,能够满足高性能的处理要求。     

一种wallace树压缩器硬件结构的实现

设计了一种用于32位浮点乘法器尾数乘部分的wallace树压缩器的硬件结构实现方法,通过3-2和4-2压缩的混合搭配,构成一种新的wallace树压缩器,采用verilog硬件描述语言实现RTL级代码的编写,并使用VCS进行功能仿真,然后在SMIC0.13 μm的工艺下,用synopsys DC进行逻辑综合、优化。结果表明,这种压缩器在部分积的压缩过程中,有效地提高了运算速度,并在很大程度上减小了硬件实现面积。     

基于FPGA的流水线单精度浮点数乘法器设计

针对现有的采用Booth算法与华莱士(Wallace)树结构设计的浮点乘法器运算速度慢、布局布线复杂等问题,设计了基于FPGA的流水线精度浮点数乘法器。该乘法器采用规则的Vedic算法结构,解决了布局布线复杂的问题;使用超前进位加法器(Carry Look-ahead Adder,CLA)将部分积并行相加,以减少路径延迟;并通过优化的4级流水线结构处理,在Xilinx~ISE 14.7软件开发平台上通过了编译、综合及仿真验证。结果证明,在相同的硬件条件下,本文所设计的浮点乘法器与基4-Booth算法浮点乘法器消耗时钟数的比值约为两者消耗硬件资源比值的1.56倍。     

一种用于人体传感器网络的接收器模拟前端

设计了一种用于人体传感器网络的低功耗接收器模拟前端,电路物理层信道利用人体进行通信,并采用了一种宽带信号传输技术,可以在0.8 V电压供电,100 mV输入敏感度条件下传输20 Mb/s的数据。片上的电压偏置电路提供了50Ω的输入阻抗。放大器采用了一种低压低功耗的Cascode结构,具有58 dB的增益,25 MHz的增益带宽积。另外采用了一种结构简单,功耗极低的电流反馈型Schmitt触发器。电路采用SMIC0.13μm标准CMOS工艺设计,面积0.02 mm2,供电电压0.8 V,功耗仅为2.2 mW。     

X-DSP ALU与移位部件的设计与实现

X型DSP是我们自主研发的一款低功耗高性能DSP。对X型DSP的CPU体系结构进行了深入研究,在详细分析X型DSP的ALU部件和移位器部件相关指令基础上,对ALU与移位器部件进行了设计与实现。采用Design Compiler综合工具,基于SMIC公司0.13um CMOS工艺库对ALU移位部件进行了逻辑综合,电路功耗共为4.2821mW,电路面积为71042.9804m2,工作频率达到250MHz。     

全定制CORDIC运算器设计

浮点三角函数计算是导航系统、三维图像处理、雷达信号预处理等领域的基本运算.本文采用CORDIC算法及全定制集成电路设计方法实现了一种浮点三角函数计算电路,其输出数据兼容IEEE-754单精度浮点数标准.本文首先介绍了CORDIC算法的原理,并根据性能优先的原则采用了流水线结构;然后给出了基于SMIC O.13μm 1P...     

Design and implementation of low power and high speed multiplier using quaternary carry look-ahead adder

Need of Digital Signal Processing (DSP) systems which is embedded and portable has been increasing as a result of the speed growth of semiconductor technology. Multiplier is a most crucial part in almost every DSP application. So, the low power, high speed multipliers is needed for high speed DSP. Array multiplier is one of the fast multiplier because it has regular structure and it can be designed very easily. Array multiplier is used for multiplication of unsigned numbers by using full adders and half adders. It depends on the previous computations of partial sum to produce the final output. Hence, delay is more to produce the output. In the previous work, Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Carry Look-ahead Adders (CLA) and CMOS power gating based CLA are used for maximizing the speed of the multiplier and to improve the power dissipation with minimum delay. CMOS logic is based on radix 2(binary) number system. In arithmetic operation, major issue corresponds to carry in binary number system. Higher radix number system like Quaternary Signed Digit (QSD) can be used for performing arithmetic operations without carry. The proposed system designed an array multiplier with Quaternary Signed Digit number system (QSD) based Carry Look-Ahead Adder (CLA) to improve the performance. Generally, the quaternary devices require simpler circuit to process same amount of data than that needed in binary logic devices. Hence the Quaternary logic is applied in the CLA to improve the speed of adder and high throughput. In array multiplier architecture, instead of full adders, carry look-ahead adder based on QSD are used. This facilitates low consumption of power and quick multiplication. Tanner EDA tool is used for simulating the proposed multiplier circuit in 180 nm technology. With respect to area, Power Delay Product (PDP), Average power proposed QSD CLA multiplier is compared with Power gating CLA and CLA multiplier.     

An efficient energy harvesting circuit for batteryless IoT devices

A new energy harvesting circuit for battery-less IoT beacon tags is developed herein to maximize power conversion efficiency as well as high throughput power with a wide input–output range. This design energy harvest (EH) circuit incorporates a charge pump (CP) with shoot-through current suppression, a body selector circuit, a maximum power point tracking circuit (MPPT), a timing control circuit, a hysteresis control circuit and a low dropout regulator. Also in this MPPT circuit is a gated clock tuned in a self-adaptive fashion to match the input impedance of the EH circuit to the output impedance of the photovoltaic (PV) panel, thus achieving successfully maximum power point. The circuit is implemented in an integrated chip in an area of 1.2 mm² via the TSMC 0.18 process. Experiments on the chip are conducted and the results show that the input voltage range is allowed from 0.55 to 1.7 V to effectively harvest the solar power from a flexible dye-sensitized solar cell. The achieved peak power conversion efficiency (PCE) is 77% at the input power of 52 μW. For a wide range of lighting luminance (300–1300 lx,) the achieved average PCE is more than 70%. The achieved wide input–output range and the maximum throughput power of 200 μW is much larger than others reported, while the 77% of PCE is close to that best power conversion efficiency reported.

     

TDI型CMOS图像传感器时序控制设计与实现

设计了1 024× 128时间延迟积分型(TDI) CMOS图像传感器的时序控制电路.基于沿扫描方向的行滚筒式曝光方式、通过增加曝光频率实现了像素间电荷转移的同时性和信号累加的同步性.完成了像素阵列、像素外电荷累加和列级ADC的时序控制电路,相关参数通过I2C总线控制.设计共耗费761个标准逻辑单元,版图大小为125μ...     

基于互补电阻开关的忆阻乘法器设计

现有的忆阻算术逻辑多采用单个忆阻器作为存储单元,在忆阻交叉阵列中易受到漏电流以及设计逻辑电路时逻辑综合复杂度高的影响,导致当前乘法器设计中串行化加法操作的延时和面积开销增加。互补电阻开关具有可重构逻辑电路的运算速度和抑制忆阻交叉阵列中漏电流的性能,是实现忆阻算术逻辑的关键器件。提出一种弱进位依赖的忆阻乘法器。为提升忆阻器的逻辑性能,基于互补电阻开关电路结构,设计两种加法器的优化方案,简化操作步骤。在此基础上,通过改进传统的乘法实现方式,并对进位数据进行拆解,降低运算过程中进位数据之间的依赖性,实现并行化的加法运算。将设计的乘法器映射到混合CMOS/crossbar结构中,乘法计算性能得到大幅提高。在Spice仿真环境下验证所提乘法器的可行性。仿真实验结果表明,与现有的乘法器相比,所提乘法器的延时开销从O(n²)降低为线性级别,同时面积开销降低约70%。     

基于电流控制模式的低压、高PSRR基准源

基于可调电流控制模式设计出一种低压、高电源抑制比的带隙基准电压源电路。采用电流控制模式和多反馈环路,提高电路的整体电源抑制比;通过电阻分压的方式,使电路达到低压,同时提供偏压,简化偏置电路。采用0.5μmCMOS N阱工艺,电路可在电源电压为1.5V时正常工作。使用Cadence Spectre进行仿真结果表明,低频时电源抑制比(PSRR)高达107dB。-10℃～125℃温度范围内,平均温度系数约7.17ppm/℃,功耗仅为0.525mW。此电路能有效地抑制制程变异。     

一种低功耗常系数乘法器的设计

该文基于并行乘法器结构设计了一种新型的低功耗常系数乘法器。它采用了CSD(Canonical sign-digital)编码,W allace Tree乘法算法,结合采用了截断处理,变数校正的优化技术,实现了一种适用于DCT/IDCT变换的常系数乘法器。该乘法器的输入字长为15bits(Q3格式)输出字长为15bits(Q3格式),常系数字长为15bits(Q14格式)。采用SM IC0.18 um工艺进行综合,本设计的面积为13 974滋m 2,并在100M H z的时钟频率下功耗为0.69m w。通过与其它算法实现的乘法器进行分析与比较,说明了该设计在满足性能的同时,实现了较小的面积与较低的功耗。