一种千万门FPGA芯片中DSP硬核的设计

提出了一种千万门FPGA芯片中DSP硬核的设计。基于SMIC 65 nm CMOS工艺,以全定制技术设计实现了一个高性能的DSP硬核。DSP硬核主要包括输入输出逻辑、乘法器、XYZ选择器和模式控制单元、加法器等部分。为了提高DSP硬核的速度、面积和功耗等性能指标,采用了多种技术。通过2阶Booth编码设计,减小了50%的部分积数量;通过符号位扩展优化算法,大大减少了部分积符号扩展位,相应减少了逻辑资源和功耗;通过多种压缩器,减小了部分积加法路径上的延时,提高了乘法运算速度;通过超前进位加法器,提高了加法器运算速度。对DSP硬核进行仿真验证,并对千万门FPGA芯片进行测试。结果表明,该DSP硬核的功能和性能指标符合设计要求。     

一种高压缩Wallace树的快速乘法器设计

介绍了一种32位有符号/无符号乘法器.该乘法器采用改进的Booth编码减少了部分积个数,并通过符号扩展的优化,减少中间资源消耗,对部分积进行统一的符号操作,简化了程序设计的复杂性.采用了7:2压缩结构的Wallace树及64位Brent Kung树结构超前进位加法器,有效地提高了乘法器计算速度.整个设计采用Verilog语言编写,通过Modelsim仿真验证设计功能的正确性.采用Synopsys的Design Compiler进行基于SMIC的0.18微米标准库的综合并得到性能参数.     

新型的DSP处理器高速低功耗多功能乘累加单元

介绍了一种采用新型结构的应用于DSP处理器的多功能高速低功耗乘累加单元（MAC）。该设计采用了异步互锁流水线技术,极大的降低了功耗。在整个设计的关键路径即部分积产生和生成部分采用的互补部分积字校正（CPPWC）和三维压缩法（TDM）很好的优化了设计,提高了速度。嵌入该乘累加单元的DSP处理器采用SMIC 0．18CMOS工艺进行了流片。经测试,该设计优于采用传统结构的同类设计,其时延为3．34ns,功耗为13．9247mw。     

大整数乘法器设计

本文提出了一种有符号大整数乘法的实现算法,该算法避免了部分积的符号扩展,使部分积之间的累加比较规则,易于VLSI实现.并且文中给出了该算法的一种逻辑实现结构,这种结构减少了乘法计算过程中进位传递加法的次数,加快了乘法计算的速度.     

高性能乘加单元的设计

设计了一个16位的高性能乘法累加单元,该电路能在单周期同时完成有符号与无符号整数的乘加、乘减运算,并且具有饱和运算功能.乘加单元采用改进的Booth编码乘法;把补码取反后加1的运算作为一个部分积,把累加数作为一个部分积,符号扩展位缩减后得到的补偿值为常数;部分积累加部分采用4-2压缩器;进位传递加法采用Brent-Kung加法,使结构对称紧凑.乘法累加单元采用hhnec 0.25 μm工艺实现,关键路径延时为4 ns.     

DSP专用高速乘法器的设计

介绍了一种DSP专用高速乘法器的设计方法.该乘法器采用了最优化Booth编码算法,降低了部分乘积的数目,采用Wallace Tree最优化的演算法和快速超前进位加法器来进一步提高电路的运算速度.该乘法器在一个时钟周期内可以完成16位有符号/无符号二进制数乘法运算和复乘运算,在slow corner下最高频率可达220MHz以上.本乘法器是一DSP内核的专用乘法单元,整个设计简单高效.     

高速可重组16×16乘法器的设计

介绍了一种可以完成16位有符号/无符号二进制数乘法的乘法器。该乘法器采用了改进的Booth算法,简化了部分乘积的符号扩展,采用WallaceTree最优化的演算法、流水操作和超前进位加法器来进一步提高电路的运算速度。该乘法器可以作为嵌入式CPU内核和DSP内核的乘法单元,整个设计用VHDL语言实现。     

采用Booth算法的16×16并行乘法器设计

介绍了一种可以完成 16位有符号 /无符号二进制数乘法的乘法器。该乘法器采用了改进的 Booth算法 ,简化了部分积的符号扩展 ,采用 Wallace树和超前进位加法器来进一步提高电路的运算速度。本乘法器可以作为嵌入式CPU内核的乘法单元 ,整个设计用 VHDL 语言实现。     

高速可重组16×16乘法器的设计

介绍了一种可以完成16位有符号/无符号二进制数乘法的乘法器。该乘法器采用了改进的Booth算法，简化了部分乘积的符号扩展，采用Wallace Tree最优化的演算法、流水操作和超前进位加法器来进一步提高电路的运算速度。该乘法器可以作为嵌入式CPU内核和DSP内核的乘法单元，整个设计用VHDL语言实现。     

基于改进的布斯算法FPGA嵌入式18×18乘法器

设计了一款嵌入FPGA的乘法器,该乘法器能够满足两个18b有符号或17b无符号数的乘法运算。该设计基于改进的布斯算法,提出了一种新的布斯译码和部分积结构,并对9-2压缩树和超前进位加法器进行了优化。该乘法器采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,其关键路径延迟为3.46ns。     

基于FPGA的高速实时FFT处理器设计

结合高速、实时快速傅里叶变换(FFT)的实际需求,在分析了基4、按频率抽取(DIF)FFT算法的基础上,采用多级串行的同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成1 024点、16位复数点、块浮点FFT.整个设计划分成多个功能模块,全部采用Verilog HDL描述,并在Virtex-Ⅱ器件上实现.结果表明,利用FPGA实现复杂的数字信号处理(DSP)算法是完全可行的.     

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     

A Floating-Point ADC with Variable Gain Pipeline Stages

Typically an automatic gain control (AGC) amplifier is needed in a receiver to control the amplitude of the signal at the input of the ADC. To get rid of the AGC, a floating-point pipelined analog-to-digital converter (FP-ADC), which consists of variable gain stages, is presented. The frontend pipeline stages of the ADC use a larger gain if the value of the signal is small. If the value of the signal is large, they act as typical pipeline stages. Thus, the small values of the signal are converted using higher resolution than larger values. The dynamic range of the ADC is increased and a separate AGC is not needed.     

Double span floating point representation scheme for the powers-of-two filter

The area of signal processing has been experiencing silent revolution over the last few years. A number of promising algorithms are being developed in this regard. In connection to this, minimization of hardware complexity of digital filter has grown sufficient interest amongst the research community. Hardware cost of digital filter may be reduced by encoding the filter coefficient in the form of sum of signed powers-of-two (SPT). This article introduces a new encoding strategy of the non-uniform powers-of-two coefficients for the sake of exploiting minimum hardware units. Proposed scheme targets to minimize the highest powers-of-two terms in any coefficient by judiciously dividing the ‘span’ part into two segments. As a matter of fact, it necessitates the use of minimum number of full-adder blocks during implementation as compared to other existing coefficient representation schemes. Supremacy of the proposed double span floating point (DSFP) representation technique has been mathematically substantiated and supported with the help of few design examples.     

DSP中的浮点与定点比较

介绍目前常用的DSP定点数据格式和浮点数据格式,对比两种数据格式的优缺点,提出了对其适用场景和格式选型的相关建议。     

固定延迟的流水线双精度浮点除法电路

除运算采用泰勒级数展开,用5级流水线结构,查找表大小缩小为2.5kB,并获得固定延迟.FPGA综合结果表明,与其他设计电路相比,面积减小了33%.     

一种新型的定点到浮点转换的全流水线FPGA实现

利用FPGA器件完全采用底层自主设计,实现定点数到浮点数的转换.提出了一种全新的实现方法,变对数为减法,通过占用1%的逻辑资源,实现3个时钟周期输出数据.避免了局限于使用IP core的束缚,为后续ASIC设计打下了基础.     

基于FPGA高精度浮点运算器的FFT设计与仿真

基于IEEE浮点表示格式及FFT算法,提出一种基2FFT的FPGA方法,完成了基于FPGA高精度浮点运算器的FFT的设计。利用VHDL语言描述了蝶形运算过程及地址产生单元,其仿真波形基本能正确的表示输出结果     

嵌入式处理器的浮点乘法器设计

利用阵列乘法器中的压缩部分积的思想,通过对传统的串行执行乘法器的改造,提出了一种带压缩器的串行执行浮点乘法器,分析了具有不同压缩模块结构的乘法器的性能.实验表明,该乘法器可以有效地提高传统的串行乘法器的性能,而面积要小于阵列乘法器.     

三数据通道浮点加法器的FPGA实现

浮点加减运算是现代数字信号处理中非常频繁的操作,浮点运算的快慢直接影响数字信号处理的速度.常用的硬件实现算法有双通道算法和三通道算法.文中介绍了浮点加法器电路设计的常用算法,重点介绍了一种低功耗的三数据通道结构,最后以MAXPLUSⅡ为工具,给出了该结构的现场可编程门阵列(FPGA)实现.仿真结果显示,该方法可以提高数据采集及运算速度,为实时数据处理提供了一种方法.