减少计算时间在固定宽度展位使用鲍夫伍力方法乘数

R Prasanth¹L Anbarasu²,V Venmathi³

PG-Scholar, ECE称,SNS工程学院,哥印拜陀,Tamilnadu、印度
ECE系助理教授,SNS工程学院,哥印拜陀,Tamilnadu、印度
PG-Scholar, ECE称,SNS工程学院,哥印拜陀,Tamilnadu、印度

文摘

乘数在数字信号处理系统中扮演着重要的角色,但它消耗太多的权力和区域,以减少所占据的权力和区域乘数。我们选择固定宽度的乘数。我们的方法是设计固定宽度乘数使用Baugh-Wooley (BW)算法。它简化了乘法器结构,目的是减少力量和提高系统的性能。在这种方法中两个拓扑尤其是选为最有效的。第一个是基于一个统一的量化系数,而第二个拓扑使用非均匀量化方案。小说宽度固定乘数使用Baugh-Wooley算法表现出更好的准确性对以前的解决方案小说宽度固定的乘数拓扑具有更好的准确性对以前的解决方案,接近理论下界。的电气性能提出了固定宽度multi-pliers比较与先前的架构。这是发现在大多数的情况下,调查新拓扑有关area-accuracy交换的帕累托最优。

介绍

在这个项目中我们将使用Baugh-Wooley设计宽度固定乘数(BW)算法。宽度固定乘数位宽度相同的输入和输出。在数字信号处理系统中乘数发挥着重要作用但也消耗更多的能量和区域。为了减少权力和乘法器的地方固定宽度因子设计。固定宽度属性简化了乘法器结构,目的是改善力量和速度。

在固定宽度乘法产品宽度是固定的第一产品的最低列矩阵为最终结果贡献小。利用这一点,固定宽度乘数不形式部分产品中所有的leastsignificant列矩阵。输出是部分产品的加权和。通过消除多个列运算器的面积和功耗显著降低和在许多情况下,延迟也减少。固定宽度的区域储蓄乘数可以通过直接删除n最低位列和保存最重要的列这个算法是一个相对简单的方法签署了乘法。它只使用一个数组的完整的方案和最后一个脉动进位加法器(RCA)。这个项目的主要目的是设计固定宽度BW乘数使用宽屏BW乘数计算2 n的输出的加权和部分产品。许多应用程序需要一个n位输出。一个典型的例子是一个数字,运算量,ASIC的位宽的输出运算模块是系统的基础上选择相关的准确性问题。和一个n位乘法器输出还可用于在数字信号处理器的输入和输出数据通路可以存储在寄存器相同的位宽。 A fixed-width multiplier is an n × n multiplier that computes, with a certain 7yapproximation, the most-significant bits of the product.

BW算法是一种有效的方式来处理符号位。BW乘数只使用完整的蛇。这个项目的主要目的是减少面积和电力消耗的固定宽度签署乘数使用一半小蝰蛇和完整的实施方案。

现有的固定宽度的乘数

平行乘数基本构建块在多媒体和数字很多应用程序,输入和输出的乘数有相同的宽度。这些电路是用文学表示宽度固定乘数或固定宽度因子。最明显的方法来设计一个固定宽度乘数使用宽屏乘法器,它的输出是固定的宽度/圆形n比特通过n卸货不那么重要的产品。宽度固定的属性,然而,可以利用简化乘法器结构,目的是改善力量和速度。基本上,一个可以丢弃的一些部分——产品的部分产品阵列减少电路复杂性,价格的准确性。这是所有的固定宽度乘法器架构中追求的方法提出了文学。

固定宽度与h = 2和使用一个变量修正方案来计算结果。提出了许多误差补偿方法在文学。最简单的方法补偿函数是一个固定的偏见。获得更好的准确性在所谓的变量修正(或自适应)固定宽度的乘数。在这些架构LSP次要的部分产品在最左边的列是用来获得概率估计的LSP次要的元素的总和。在图2.1的部分产品在最左边的列LSP小突出显示在灰色和命名输入校正(IC),而f (IC)补偿函数。

选择f (IC)的固定宽度的乘法器的设计至关重要的一步。这个函数应该有效地在硬件中实现,应该提供,与此同时,一个好的估计的LSP次要的元素的总和。

最小均方补偿功能

在下面我们将考虑无符号因子,我们也会认为分数的输入值(0,1)。

提出BAUGH-WOOLEY算法

BW算法是一个相对简单的方法签署了乘法。固定宽度乘数来源于BW算法产生n位输出产品与n位乘法器和n位被乘数。这是一个有效的方式来处理符号位。BW乘数只使用完整的蛇。有些产品并行生成和收集通过一系列完整的加法器和最后的RCA。重组部分产品的创建数组包含三个步骤:

我)最重要的一点(MSB)首先n - 1部分产品行和最后部分产品行,除了其MSB)是反向的。

(二)“1”被添加到第n列。

3)MSB的最终结果是否定的。

图4.1显示了部分产品n×n BW乘数的阵图。

答:截断

截断方法中最重要的部分产品矩阵中的列并不成立。列的数量不以这种方式形成,T,定义了截断的程度和T产品的最低有效位(LSB)总是导致¢0”。固定宽度乘法背后的算法是一样的在处理非固定宽度乘法不管截断程度。

b .舍入

通常一个n位被乘数和一个n位乘数将呈现一个2 n位产品。有时候需要一个n位输出减少存储位的数量。这是在两个步骤完成。

结果

答:电气性能

我们前面指出的,我们的固定宽度乘数非常适合有效的基于树的实现。这种情况对于大多数先前提出的固定宽度因子,使用脉动阵列乘法器架构,非常缓慢和权力饿了。这些架构也可以用更有效的实现进位存储TDM(三维算法)还原法。然而,值得强调的是,相关条款添加到部分产品矩阵获得的补偿功能仍有波纹和/或网络,从而增加功耗和传播延迟。为了有一个公平的比较中每一个方法中,我们实现了每一个乘数通过使用进位存储TDM减少树快速carry-propagate加法器紧随其后。

B区和准确性权衡

在实际应用的精度通常是由系统级约束的考虑。设计师的目标是因此达到最低的复杂性为指定的精度。强调了在前面的部分,是一种交换参数的准确性和复杂性之间可以用来获得一个最优设计。因此,比较不同的固定宽度因子考虑准确性和复杂性之间的权衡是非常有用的。TDM是一个有效的方法来改善面积比之前提出的方法。正如我们前面所指出的,我们的固定宽度multi-pliers非常适合有效的基于树的实现。

这种情况也最前面提出的固定宽度的乘数。因此,在执行一个比较不同的体系结构上,我们实现了所有的电路通过使用进位存储TDM减少树快速carry-propagate加法器紧随其后。正如我们前面所指出的,我们的固定宽度multi-pliers非常适合有效的基于树的实现。这种情况也最前面提出的固定宽度的乘数。因此,在执行一个比较不同的体系结构上,我们实现了所有的电路通过使用进位存储TDM减少树,后跟一个固定宽度的快速区域报告Xilinx合成工具Table5.1所示。总面积计算的基础上,利用附近地区的存在的设备和相应的片。

比固定宽度的区域。固定宽度的仿真波形线性乘数使用Xilinx仿真工具图5.2所示。给位处理

表5.3显示了固定宽度的区域报告线性补偿乘数Xilinx合成工具。总面积计算的基础上,利用附近地区的存在的设备和相应的片。所有的参数都给出解释和规范。很明显正常的乘法比固定宽度需要更多的区域。后合成实现数据的1.5位和2位宽度固定乘数方法使用辅助树收益率一些优势在标准体系结构尤其是2位乘法器,在重复的部分产品的数量更高。例如,对于,2位宽度固定乘数使用标准的架构导致增加区域对当前方法的乘数。固定宽度的乘数提出更准确的对先前提出的架构,对于大的改善更明显。

结论

截断乘数由共同设计考虑到删除,减少截断和舍入的部分产品在树减少分析的区域和电力使用Xilinx工具。固定宽度乘数截断乘法器的设计的一个子集,10 * 10的无符号乘法面积和功率分析。截断乘数总误差不超过附近地区,用于应用程序需要准确的结果。截断乘法是与扩展布斯乘数分析该地区使用Xilinx工具和力量。修改是在乘数技术获得耗电更少。

引用

A.G.M. Strollo,大肠那不勒斯,d·德卡罗,N。佩特拉和诉Garofalo,¢截断二进制乘数变量校正和最小均方误差,一个¢IEEE反式。电路系统。我,注册。论文,57卷,不。6日,页。1312 - 1325年,2010年6月。
B。Parhami,计算机算法:算法和硬件设计。纽约:牛津大学出版社,2009年。
C.S.华莱士,一个¢建议快速倍增,一个¢IEEE反式。Electron.Comput。,vol. EC-13, no. 1, pp. 14–17, Feb. 1964.
E.ESwartzlander, kcBickerstaff和m·舒尔特Jr .)一个¢并行区域乘数下降,一个¢j .超大规模集成信号的过程。,9卷,不。3、181 - 191年,1995页。
Hou-Jen Ko和Shen-Fu HsiaoA¢设计和应用的忠实的删除和截断因子结合,减少截断,和RoundingA¢IEEE电路和Systems-II:表达内裤,58卷,2011年5月5号。
j。王,S.-R。旷,研究所。梁,一个¢高精度宽度固定的修改布斯乘数对于有损的应用程序,一个¢IEEE反式。中国非常大。(VLSI)系统。,Jan. 2011, vol. 19, no. 1, pp. 52–60.
l . Dadda¢一些方案并行乘法器,一个¢Alta Frequenza, 34卷,第356 - 349页,1965年。redmultipliers,¢j .超大规模集成信号的过程。,9卷,不。3、181 - 191年,1995页。