一种数字信号处理器中的高性能乘加器设计

乘加操作是数字信号处理器(DSP)的关键部分,单位时间内能够完成乘加操作的数量是衡量DSP芯片性能的一个重要指标。提出了一种应用于通用数字信号处理器的乘加器设计方法,在改进的Booth编码结合Wallace树压缩的基础上,通过在部分积压缩时插入MAC操作的加数,减少符号位扩展,实现了乘加操作的一步完成。提出一种有效的结构实现通用信号数字处理其所需的分数模式、零检测、饱和溢出控制、舍入操作等异常处理功能;并对乘加器的速度、面积、功耗等性能进行了分析。     

一种低功耗可配置乘加器的设计

提出一种可配置的64位乘加器.根据计算模式的不同,该乘加器能够1次完成1个64×64、2个32×32、4个16×16和8个8×8的有/无符号乘加计算.在部分积(PP)产生电路中插入模式相关的选择器,并在最终树和最后的加法器中插入模式相关的进位消除电路,来实现乘加器的可配置.通过对部分积重新进行编排,避免了在部分积压缩树中插入进位消除电路.在部分积压缩树中,采用一种低功耗4:2压缩器,有效降低了功耗和面积.最后,对乘加器的速度、面积和功耗等性能进行了分析.     

一种16×16位高速低功耗流水线乘法器的设计

提出了一种16×16位的高速低功耗流水线乘法器的设计。乘法器结构采用Booth编码和Wallace树,全加器单元是一种新型的准多米诺逻辑,其性能较普通CMOS逻辑全加器有很大改善。使用0.5μmCMOS工艺模型,HSPICE模拟结果表明,在频率为150MHz条件下,电源电压3.0V,其平均功耗为11.74mW,延迟为6.5ns。     

43位浮点流水线乘法器的设计

提出一种浮点流水线乘法器IP芯核。该乘法器采用改进的三阶Booth算法减少部分积数目,提出了一种压缩器混用的Wallace树结构压缩阵列,并对关键路径中的5-2压缩器、4—2压缩器和64位CLA加法器进行了优化设计,有效降低了乘法器的延时和面积。经FPGA仿真验证表明,该乘法器运算能力比Altera公司近期提供的同类乘法器单元快15．4％。     

一种可嵌入MCU的8位高速乘法器的设计

介绍了一种可嵌入微控制器的8位乘法器的设计.采用基4 Booth算法产生部分积,用一种改进的压缩阵列结构压缩部分积;同时,采用一种减少符号扩展的技术,优化压缩结构的面积,最终对压缩的数据采用超前进位加法器求和电路得到乘积.整个设计采用Verilog HDL进行结构级描述,基于SMIC 0.18 μm标准单元库,由Synopsys的DC进行逻辑综合.结果显示,设计的乘法器电路时间延迟为5.31 ns,系统时钟频率达188 MHz.     

一种用于ECC密码体制的模乘器设计

提出了一种基于Montgomery算法的模乘器。与现有结构相比,由于采用了多级流水线的乘法器结构,提高了系统的时钟频率;并通过引入预计算单元,解决了流水线停顿的问题,提高了系统的并行性,减少了所需的时钟数。该模乘器位长233位,基于SMIC 0.18μm最坏工艺的综合结果表明,电路的关键路径最大时延为3.8 ns,芯片面积2 mm2。一次模乘计算只需要108个时钟周期,适合ECC密码体制的应用要求。     

一种用于ARM处理器的增强DSP乘加单元

介绍了一种应用于ARM处理器的增强DSP功能乘加单元。为了减小乘加指令的周期数,采用了两个并行16×16位乘加单元构成的单指令多数据(SIMD)结构,可以通过适当的配置支持16到32位的各种乘加运算以及16位的复数乘法。理论分析表明,这种乘加单元与传统的单指令单数据(SISD)结构相比在周期数上有明显的减小。尤其对于16位乘加及16位复数乘法,其所需周期数分别只有ARM1022E的1/4和1/3。0.35mm的标准单元库实现表明该乘加单元可以工作在120MHz,使得其非常适合数字信号处理的应用。     

一种支持无符号数的流水线乘法器

文章介绍了一种32×32位的乘法器设计方案。该乘法器采用了改进的Booth算法,增加对无符号数乘法的支持,简化了部分积的符号扩展,使电路结构简洁清晰;使用(4,2)计数器实现Wallace树提高了部分积的归约性能;应用了流水线技术并且具有完整的控制接口。该设计综合考虑了一个高性能通用CPU对定点乘法的要求,作为某CPU定点部件的一部分,在FPGA和ASIC上得到验证。     

一种32位高速浮点乘法器设计

文章介绍一种32位浮点乘法器软IP的设计,其部分积缩减部分采用修正Booth算法,部分积加法采用4-2压缩树结构,最终carry、sum形式部分积采用进位选择加法器完成,乘法器可以进行32位浮点数或24位定点数的乘法运算。采用VerilogHDLRTL级描述,采用SMIC0.18μm工艺库进行综合,门级仿真结果表明乘法器延时小于4.05ns。     

32×8乘法器完成32×32乘加器的算法及实现

本文研究了用32×8乘法器完成32×32乘法累加器的算法实现。将32×8乘法器计算出的结果作为下一次32×8乘法计算的部分积来完成4次32×8乘法结果的累加操作,减小了硬件开销。同时为满足累加操作的需要,对Booth算法的补偿常数的数值也做了修正。     

32位浮点阵列乘法器的设计及算法比较

讨论了乘法器用于补码运算的几种算法。通过比较，发现改进型Booth算法是较为理想的算法。该算法在不考虑乘数和被乘数符号的情况下，都可以用统一的步骤来完成乘法运算，而立无需对乘积作任何修王，这极大地提高了乘法器的运算速度。结合改进型Booth算法，设计了一个高性能32位浮点阵列乘法器，它能在单个时钟周期内完成一次24位整数乘或32住浮点乘。该乘法器适于VLSI实现，巳被应用于DSP芯片设计之中。     

32位嵌入式定/浮点乘法器设计

文章提出一种RISC MCU中的32位嵌入式定／浮点乘法器的设计，用于完成32位定／浮点乘除法。利用一种新的改进型三阶Booth算法，并采取Wallace树结构及CSA加法器，与基于二阶Booth算法的设计相比，该乘法器运算速度提高了1／3以上。     

32位可重构多功能乘法器的设计与实现

为了提高计算机硬件的利用率,及改善计算性能,提出了一种32位可重构多功能乘法器的实现方法,并能完成8位有符号、无符号,16位有符号、无符号,32位有符号、无符号的乘法,共6种乘法计算功能,并用verilog实现了设计,进行了仿真,得到了正确的结果.     

采用FPGA实现的8位高速并行乘法器

利用Altera公司的MAX PLUSⅡ软件及FPGA器件中的FEX10K10芯片来实现8位并行乘法器。对设计的器件进行了仿真。结果表明本设计是正确的。要用FPGA设计电路大在缩短了设计周期，降低了开发成本。     

FPGA中专用可重构乘法器的设计

提出了一种新的嵌入在FPGA中可重构的流水线乘法器设计. 该设计采用了改进的波茨编码算法,可以实现18×18有符号乘法或17×17无符号乘法. 还提出了一种新的电路优化方法来减少部分积的数目,并且提出了一种新的乘法器版图布局,以便适应tile-based FPGA 芯片设计所加的约束. 该乘法器可以配置成同步或异步模式,也可以配置成带流水线的模式以满足高频操作. 该设计很容易扩展成不同的输入和输出位宽. 同时提出了一种新的超前进位加法器电路来产生最后的结果. 采用了传输门逻辑来实现整个乘法器. 乘法器采用了中芯国际0.13μm CMOS工艺来实现,完成18×18的乘法操作需要4.1ns. 全部使用2级的流水线时,时钟周期可以达到2.5ns. 这比商用乘法器快29.1%,比其他乘法器快17.5%. 与传统的基于查找表的乘法器相比,该乘法器的面积为传统乘法器面积的1/32.     

FPGA中专用可重构乘法器的设计

提出了一种新的嵌入在FPGA中可重构的流水线乘法器设计.该设计采用了改进的波茨编码算法,可以实现18×18有符号乘法或17×17无符号乘法.还提出了一种新的电路优化方法来减少部分积的数目,并且提出了一种新的乘法器版图布局,以便适应tilebased FPGA芯片设计所加的约束.该乘法器可以配置成同步或异步模式,也町以配置成带流水线的模式以满足高频操作.该设计很容易扩展成不同的输入和输出位宽.同时提出了一种新的超前进位加法器电路来产生最后的结果.采用了传输门逻辑来实现整个乘法器.乘法器采用了中芯国际0.13μm CMOS工艺来实现,完成18×18的乘法操作需要4.1ns.全部使用2级的流水线时,时钟周期可以达到2.5ns.这比商用乘法器快29.1%,比其他乘法器快17.5%.与传统的基于查找表的乘法器相比,该乘法器的面积为传统乘法器面积的1/32.     

一种带有流水线追踪器的JTAG ICE调试电路设计

针对复旦大学自主开发的32位RISCCPU,设计了相应JTAG调试电路(In—Circuit Emulator)。为解决此RISCCPU中5级流水线导致的断点误停的问题,提出了一种新颖的带有分支预测功能的电路结构一“流水线追踪器”。此JTAG调试电路与IEEE1149．1标准兼容,具有设置断点、单步、查看或修改CPU寄存器／内存空间、在线FLASH编程等多种功能。     

一种基于RISC结构单片机的数字乘法器的设计

介绍了一种8位RISC结构单片机中乘法器的设计方法，分析了移位相加、加法器树、Booth编码一移位相加等多种乘法器的工作原理，并采用Synopsys综合工具实现了这些乘法器。综合及仿真结果表明，根据该8位RISC结构单片机特点设计的Booth编码一移位相加乘法器较之其它类型乘法器速度提高很多，而面积仅比最小的移位相加乘法器增加不到18％。从速度和面积两方面综合考虑，是较好的设计方案。     

32位定/浮点乘法器设计

针对 Wallace树连接线复杂度高 ,版图实现比较困难的缺点 ,提出了一种新的加法器阵列结构 .这种结构在规则性和连接复杂度方面优于 ZM树和 OS树 .同时提出一种新的 CL A加法器结构以提高乘法器的性能 .乘法器采用 1.5μm CMOS工艺实现 ,完成一次定点与浮点乘法操作的时间分别是 5 6 ns和 76 ns