基于冗余符号数的定点乘法器的设计

为提高定点乘法器速度,减少乘法器面积,基于Radix-16冗余并行乘法器,将奇数倍部分积用冗余差分形式表示;将部分积的修正位与部分积进行压缩,减少了部分积数量;通过优化控制信号产生电路、Booth解码电路和二进制转换电路的结构,进一步减少了乘法器延时和面积.TSMC 180nm工艺下的Design Complier综合结果表明,改进后冗余乘法器的面积相对减少8%,延时相对减少11%.     

Radix-16 Booth流水线乘法器的设计

设计了一种新颖的32×32位高速流水线乘法器结构.该结构所采用的新型Radix-16 Booth算法吸取了冗余Booth编码与改进Booth编码的优点,能简单、快速地产生复杂倍数.设计完成的乘法器只产生9个部分积,有效降低了部分积压缩阵列的规模与延时.通过对5级流水线关键路径中压缩阵列和64位超前进位(CLA)加法器的优化设计,减少了乘法器的延时和面积.经现场可编程逻辑器件仿真验证表明,与采用Radix-8 Booth算法的乘法器相比,该乘法器速度提高了11%,硬件资源减少了3%.     

32×32高性能乘法器的全定制设计

编写Verilog程序对32×32高性能乘法器的结构算法进行验证.为提高乘法器的性能,采用CSA和4-2压缩器相结合的改进Wallace树结构进行部分积压缩;采用速度快、面积小的传输门逻辑设计Booth2编码电路和压缩电路;运用欧拉路径法设计优化部分积产生电路;采用基4 Kogge-Stone树算法基于启发式欧拉路径法设计优化64位超前进位加法器.该乘法器全定制设计采用SMIC0.18μm 1P4M CMOS工艺,版图面积0.179 41mm2,在大量测试码中最坏情况完成一次乘法运算时间为3.252 ns.     

一种新的Booth乘法器设计方法

文章在分析了数字电路实现乘法运算的基本原理及部分积优化原理的基础上,提出了一种具有动态加速浮点乘法运算功能的变基Booth算法,该算法可以在不增加加法器负担的条件下收到较好的加速效果。在一个普通的2输入加法器的支持下,平均加速效果至少好于8基Booth,而面积和速度都优于前者。同目前集中于乘法器中阵列结构的优化方法相比,该文为乘法器优化设计提出了一种新的研究方向。     

32位快速乘法器的设计

高性能乘法器是现代微处理器中的重要部件,乘法器完成一次乘法操作的周期基本上决定了微处理器的主频。传统的乘法器的设计,在最终的乘积项求和时,常采用阵列相加或叠代相加的方法,不适用中小规模的微处理器的设计。该文提出的32位乘法器,采用了Booth编码、4-2压缩器、Wallace树算法以及超前进位加法器等多种算法和技术,在节约面积的同时,获得了高速度的性能。     

二次Booth编码的大数乘法器设计

为了解决现有信息安全公钥签名算法存在的对大量模乘运算处理速度不快的问题,提出了一种高阶Booth编码的大数乘法器结构和二次编码的Booth 64线性变换式。二次编码既减少了部分积个数,也减少了高阶Booth编码预计算奇数倍的被乘数个数。基于此结构和编码,用Verilog代码设计了570×570b流水线乘法器。基于SMIC 0.18μm工艺,综合表明电路的关键路径延时为5.8 ns,芯片面积小于30mm2。可用于高性能的整数因子分解算法(RSA)2048 b、椭圆曲线算法(ECC)素数域512 b芯片的实现。     

固定位宽乘法器的量化误差补偿方法及电路实现

为了减小乘法器量化噪声对认知无线电信道检测性能的影响并节省芯片面积,提出一种高精度的固定位宽基-4Booth(FBB-4B)乘法器结构.该乘法器的截断部分被分为保留、自适应补偿和常数补偿3部分.常数补偿部分的量化误差补偿值合并到自适应补偿部分,根据自适应补偿部分进位状态的编码产生自适应量化误差补偿值,并设计了补偿进位生成电路.相较于截断部分全部采用自适应补偿的乘法器,FBB-4B乘法器的自适应补偿部分所包含的部分积位数较少,使得自适应补偿部分的量化误差减小,从而提高了该乘法器的精度.仿真实验表明,FBB-4B乘法器的精度比其他同类乘法器的精度提高了约13%,比理想基-4Booth乘法器的面积减少了30%左右.     

一种旨在优化速度的多功能乘累加器设计

介绍了一种40±16×16位高速乘累加/减器的设计。该乘累加/减单元支持有符号数、无符号数及混合符号数的乘法、乘累加/减运算,并支持多种舍入的乘法、乘累加/减运算。该单元采用了改进的Booth算法和Wallace树结构,简化了部分积的产生,及部分积符号的扩展;优化了Wallace树的连接结构,及后续多个操作数的处理次序,从而显著地提高了乘累加/减器的速度。该设计综合考虑了高性能通用DSP对乘累加/减器的要求,作为某高速高性能定点DSP的一部分,已经实现了RTL电路设计、功能仿真、和PC综合,并准备流片且进行FPGA系统开发板的芯片验证。     

双字节Booth乘法器的优化设计

在分析改进Booth算法双字节(16bit)乘法器的基础上,提出一种并行的乘法器结构,并且在最后的快速进位链中运用了新的设计,提高了乘法器的速度,相对于传统的结构减少了一位全加器的数量,达到减小电路规模和芯片面积,降低乘法器功耗的目的。     

基于Mastrovito乘法的字串行特征二域乘法器

针对目前常用的最低字优先字串行特征二域多项式基乘法器存在冗余计算的问题,提出了一种更加高效的最低字优先字串行乘法器。首先讨论了多项式模乘和Mastrovito乘法与最高位优先和最低位优先位串行乘法之间的关系,然后根据讨论发现的结果,将Mastrovito乘法器转变为字串行的形式,推导出新的最低字优先字串行乘法器。对综合所得的门级网表的比较显示:该乘法器的面积延时积比目前常用的最低字优先字串行乘法器小6.16%,比常用的最高字优先字串行乘法器小2.69%。     

RSA加密中基于二次Booth编码的Montgomery乘法器

研究可用于Montgomery算法的基于二次编码的不同阶的Booth大数乘法器的性能和面积。 通过SMIC 0.13μm工艺实现的阶64, 128和256的128 bit和256 bit的Booth大数乘法器, 分别在160 MHz和125 MHz的频率下实现模乘运算。 实验结果表明, 阶64, 128和256的Booth乘法器在速度上性能一致, 但随着阶的增加, 由于预计算和产生部分积的复杂度上升, 乘法器的面积将增加。     

Booth编码在补码乘法中的应用

在数字信号处理中,乘法器是运算单元的核心部件之一,通过Booth编码减少部分积的数量,能提高乘法运算的速度。该文分析了优化乘法器的两种思路,推导了2基Booth编码及4基Booth编码,指出在实现乘法器中优先考虑4基Booth编码的原因,阐述了在应用Booth编码时注意的问题,在实际应用中验证了该方案的有效性和稳定性。     

基于异步NoC机制的Booth乘法器设计

随着信息化社会的深入发展,数字集成电路技术运用得越来越广泛.乘法器是数字电路系统最重要的算术运算单元之一,影响了整个电路系统的工作效率.实际设计通常采用Booth结构作为数字乘法器实现框架,决定此类乘法器运算效率的最为关键的两个方面是:部分积产生和部分积合并.提出了一种从结构上采用独立路由寻址的机制来实现部分积的产生,设计方法上采用异步微流水线,控制机制上采取数据通路的方法,来设计基于异步NoC(Network On Chip)机制的Booth乘法器设计.最后,通过FPGA开发板进行了仿真和实现,并与传统的Booth乘法器性能做了对比分析.     

32位并行浮点乘法器设计

讨论了32位浮点乘法器的设计,算法采取了二阶Booth算法;部分积产生阵列采用了由反极性CSA加法器组成的IA与wallace树折衷方法;最后给出了设计结果与验证.     

MIPS的流水线技术和基于流水线的乘法器设计

在Booth算法的基础上，结合微处理器中流水线的结构，提出了1种改进的Booth乘法器，以适合全定制版的设计，有效地减小版图的面积、简化了电路的设计，并降低了芯片的功耗。     

32位并行浮点乘法器设计

本文讨论了32位浮点乘法器的设计,算法采取了二阶Booth算法;部分积产生阵列采用了由反极性CSA加法器组成的IA与wallace树折衷方法;最后并给出了设计结果与验证。     

用进位存储加法器快速实现串行乘除法和平方根计算

为适应嵌入式低功耗微处理器的应用，提出了可同时实现浮点乘除法和平方根计算宏模块（MDS）的同步串行实现方式。乘法计算采用Booth算法迭代，除法与平方根计算的实现采用基4SRT算法，在迭代中共用商位查询表，可同步实现部分冗余结果向非冗余二进制的转换。为加快迭代的速度，摒弃了进位传递加法器（CPA），而采用进位存储加法器（CSA）来实现迭代中的加法运算。宏模块设计控制逻辑简单，资源面积占用少，迭代时间短，经可编程逻辑器件验证，速度可提高1倍以上。在此基础上，提出了对除法和平方根计算异步自定时实现方式的改进方案，该实现方式不仅易于版图布线，而且大大降低了瞬态功耗。     

一款高吞吐率RSA密码处理器的设计

介绍了采用蒙哥马利模乘法算法和指数的从右到左的二进制方法,并根据大整数模乘法运算和VLSI实现的要求进行改进的RSA处理器,在提供高速RSA处理能力的同时,可抵抗某些定时分析攻击和功耗分析攻击.该RSA处理器在其模乘法器中使用了CSA(进位保留加法器)结构以避免长进位链,并采用一种新型(4∶2)压缩器结构以减少面积和延迟.提出了信号多重备份的方法,解决信号广播带来的大的负载和线长问题.数据通路的设计采用一种基于多选器的动态重构方法,其模乘法器可以执行一个1 024位的模乘幂运算,也可以并行执行2个512位的模乘幂运算,从而支持基于中国剩余定理的加速策略.     

三值光学计算机的40位乘法例程

针对三值光学计算机的特点, 利用其运算器可重构、数据位数众多、MSD 加法器无进位延时等优点, 设计并实现了一种用于三值光学计算机的40 位乘法例程. 该例程采用三值光学计算机中通用的MSD数表示数值, 通过三值逻辑中的M变换产生部分积, 再运用两两相加迭代的计算方法对部分积进行了MSD加法求和, 得到乘积, 其中M变换采用了一种比较特殊的快速变换实现方案, 而部分积的MSD 加法求和则采用流水技术来实现. 详细给出了这个乘法例程的具体实现步骤和模拟实验细节, 并与电子计算机中类似的乘法器做了运算复杂度对比分析.     

基于通用开关盒的FPGA互连结构低功耗设计

为了降低FPGA互连结构的功耗,针对目前FPGA普遍采用的通用互连结构,提出了快速结构评估框架—FDPAef,建立了功耗延时积的逐级优化步骤.在新型的通用开关盒互连结构（GSB）基础上,使用该评估框架对各种结构参数进行评估和优化,得到一种低功耗的GSB结构.经过MCNC基准电路测试实验表明,相比传统的CB/SB互连结构,优化得到的GSB结构能够使FPGA功耗延时积下降9.9%,面积下降10.7%.