混合压缩比结构16×16阵列乘法器设计

在比较各种树型结构的基础上,提出了一种适合于16×16阵列乘法器的混合压缩比结构。并且采用改进布斯编码算法和符号补偿技术,用VHDL语言设计出了一个16×16有/无符号数乘法器。仿真结果表明,该乘法器综合性能优于采用IA和Wallace结构的乘法器,可用作数字系统中的乘法单元模块。所提出的混合压缩比结构还可以作为10-2压缩器应用于更高位数乘法器的设计之中,具有较高的实用价值。     

一种高能效基4-Booth编码并行乘法器设计

常用的卷积神经网络中存在数十亿次乘法运算，神经网络中乘法的大量能耗成为硬件实现神经网络的能效瓶颈之一。为了降低乘法器的能耗，提出了一种高能效基4-Booth编码并行乘法器。通过改进部分积生成模块，消除了传统方法中的补偿位，使得乘法器延时减小且能耗降低。后仿真结果显示，所提出的乘法器比现有乘法器面积减小了5.2%，延时减小了6.3%，能耗降低了10.8%。     

兼容X86指令的32位乘法器的分析与设计*

通过研究X86指令手册中各种乘法指令,分析其可能需要的微指令类型,结合龙腾C2的微体系结构,对执行部件以及译码部件工作作出权衡,同时又考虑到旁路设计的需求,设计出适应不同乘法指令类型及结果时机需求的三级流水32位有符号、无符号混合树型乘法器结构。使用基4布斯编码,对操作数的高位进行分析,将传统的17个部分积转变为16个部分积,减少了乘法部件的面积,同时在逻辑上给出了关断开关,尽量减少电路的翻转频率,有效地降低了电路的功耗。     

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。     

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.     

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．     

基于ARMv4T架构指令集的乘法器设计*

针对硬件IP核的速度和面积两大性能指标,提出了基于可变执行周期的多周期乘法器设计思想,设计出一款适用于32位嵌入式微处理器的乘法器模块。该乘法器兼容ARMv4T架构的所有乘法指令,同时引入字节判断机制,可以根据操作数的特点在25个周期内执行完毕。采用Radix-4 Booth编码,只需两级压缩树进行部分积压缩。乘加运算的基址寄存器数据作为部分积进入压缩树,节约了一个单独的执行周期。实验结果表明,该设计占用芯片资源少,且结构简单高效。     

一种基于FPGA实现的FFT结构

本文讨论了一种可在FPGA上实现的FFT结构。该结构采用基于流水线结构和快速并行乘法器的蝶形处理器。乘法器采用改进的Booth算法,简化了部分积符号扩展,使用Wallace树结构和4-2压缩器对部分积归约。以8点复点FFT为实例设计相应的控制电路。使用VHDL语言完成设计,并综合到FPGA中。从综合的结果看该结构可在XC4025E-2上以52MHz的时钟高速运行。在此基础上易于扩展为大点数FFT运算结构。     

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。     

基于FPGA的单精度浮点数乘法器设计

设计了一个基于FPGA的单精度浮点数乘法器。设计中采用改进的带偏移量的冗余Booth3算法和跳跃式Wallace树型结构,并提出对Wallace树产生的2个伪和采用部分相加的方式,提高了乘法器的运算速度;加入对特殊值的处理模块,完善了乘法器的功能。本设计在AlteraDE2开发板上进行了验证。     

X-DSP浮点乘法器的设计与实现

为了满足高性能X-DSP浮点乘法器的性能、功耗、面积要求,研究分析了X型DSP总体结构和浮点乘法器指令特点,采用Booth 2编码算法和4∶2压缩树形结构,使用4级流水线结构设计实现了一款高性能低功耗浮点乘法器。使用逻辑综合工具Design Compiler,采用第三方公司0.13μm CMOS工艺库,对所设计的乘法器进行了综合,其结果为工作频率500MHz,面积67529.36μm2,功耗22.3424mW。     

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。     

32位无符号并行乘法器的设计与实现

在基4的Booth算法得到部分积的基础上,采用了优化后的4:2压缩器的Wallace树对部分积求和,最后用CPA得到最终的和。优化下的并行乘法器比传统的CSA阵列乘法器速度快,且延时小。用Verilog进行了功能描述,并用ISE9.2对其进行了综合。     

一种并行乘法器的设计与实现*

根据补码的特点对Booth2算法进行了改进,在得到部分积的基础上,采用平衡的42压缩器构成的Wallace树对部分积求和,再用专门的加法器对Wallace产生的结果进行求和得到最终结果。用Verilog硬件语言进行功能描述,并用Design_analyzer对其进行综合,得出用这种改进Booth2算法实现的乘法器比传统的CSA阵列乘法器速度快、规模较大的结论。     

基于四叉树的高速乘法器算法研究

提出了一种基于四叉树结构的高速乘法器自动综合优化算法以提升乘法器运算速度。首先对延时较大的高位积采用四叉树递归直接构建,取代传统部分积进位链,缩短关键路径时延,进而进行分支折合和合并,相邻乘法结果共享部分四叉树,降低硬件开销。算法同时支持不同面积约束下的自动综合。依此算法的乘法器相比基于Booth算法和Wallace树的乘法器速度提高了10%。     

基于Radix-4 Booth编码的乘法器优化设计

传统Radix-4 Booth编码在负值部分积生成过程中会产生大量求补操作,影响乘法器的工作效率。为此,提出一种重组部分积的乘法器优化设计。通过增加一个“或”门运算以及重组硬连线,避免求补过程中的加法运算,并且未产生多余的部分积。在32位乘法器上的验证结果表明,该设计能有效减小关键路径延迟和芯片面积消耗。     

Optimization of Quantum Cost for Low Energy Reversible Signed/Unsigned Multiplier Using Urdhva-Tiryakbhyam Sutra

One of the elementary operations in computing systems is multiplication. Therefore, high-speed and low-power multipliers design is mandatory for efficient computing systems. In designing low-energy dissipation circuits, reversible logic is more efficient than irreversible logic circuits but at the cost of higher complexity. This paper introduces an efficient signed/unsigned 4 × 4 reversible Vedic multiplier with minimum quantum cost. The Vedic multiplier is considered fast as it generates all partial product and their sum in one step. This paper proposes two reversible Vedic multipliers with optimized quantum cost and garbage output. First, the unsigned Vedic multiplier is designed based on the Urdhava Tiryakbhyam (UT) Sutra. This multiplier consists of bitwise multiplication and adder compressors. Compared with Vedic multipliers in the literature, the proposed design has a quantum cost of 111 with a reduction of 94% compared to the previous design. It has a garbage output of 30 with optimization of the best-compared design. Second, the proposed unsigned multiplier is expanded to allow the multiplication of signed numbers as well as unsigned numbers. Two signed Vedic multipliers are presented with the aim of obtaining more optimization in performance parameters. DesignI has separate binary two’s complement (B2C) and MUX circuits, while DesignII combines binary two’s complement and MUX circuits in one circuit. DesignI shows the lowest quantum cost, 231, regarding state-of-the-art. DesignII has a quantum cost of 199, reducing to 86.14% of DesignI. The functionality of the proposed multiplier is simulated and verified using XILINX ISE 14.2.