32位RISC-V处理器中乘法器的优化设计

针对32位RISC-V"蜂鸟E203"处理器的乘法器部分积压缩延时较大的问题,该文改进5-2压缩器,提出一种由新型5-2压缩器和4-2压缩器相结合的Wallace树形压缩结构,压缩基4 Booth编码产生的部分积,提高部分积压缩的压缩效率,优化设计出一种改进的32位有/无符号乘法器,减少乘法指令执行周期和乘法器关键路径...     

一种3级流水线Wallace树压缩器的硬件设计

本文提出了一种针对32位浮点乘法运算的三级流水线wallace树压缩器。首先设计出4-2和3-2压缩器，然后由其构成wallace树结构的压缩器，在部分积整个压缩过程中，采用三级流水线，大大提高了浮点运算中尾数处理的速度。该压缩器采用了模块化设计，并用VHDL进行了描述，使用了modelsimXEIl5．6a仿真软件进行了波形仿真，并用synplify／synplify pro综合工具比较了由两种不同4-2压缩单元所构成的wallace树压缩器的综合结果，选出最佳的一种。此压缩器已作为一个压缩模块，用在32位浮点乘法器的软核设计中，得到了很好的结果。     

一种改进的Wallace树型乘法器的设计

本文针对典型32位乘法,对Booth算法产生的部分积重新合理分组,采用CSA和4-2压缩器的混合电路结构,对传统的Wallace树型乘法器进行改进,提出一种高速的树型乘法器结构。该结构与传统Wallace树型乘法器相比,具有更小的延时、更规整的布局和更规则的布线,使其易于VLSI实现。     

基于优化电路的高性能乘法器设计

为了提高二进制乘法器的速度并降低其功耗,在乘法器的部分积产生模块采用了改进的基4Booth编码和部分积产生电路并在部分积压缩模块应用了7∶3压缩器电路,设计并实现了一种高性能的33×28二进制乘法器.在TSMC 90 nm工艺和0.9 V工作电压下,仿真结果与Synopsys公司module compiler生成的乘法器相比,部分积产生电路速度提高34%,7∶3压缩器和其他压缩器的结合使用减少了约一级全加器的延时,整体乘法器速度提高约17.7%.     

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％。     

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.     

基于改进的混合压缩结构的Wallace树设计

文章针对典型的32位浮点乘法器,对Booth算法产生的部分积重新分组,采用CSA和4-2压缩器的混合电路结构,对传统的Wallace树型乘法器进行改进,并提出一种高速的树型乘法器阵列结构。该结构与传统的Wallace树型相比,具有更小的延时、更规整的布局布线,使其更易于VLSI实现。     

一种FFT蝶形处理器中的乘法器实现

讨论了一种FFT结构中乘法器实现。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,使用改进的Wallace树型和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。     

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。     

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。     

面向多媒体信息处理的可重构BOOTH乘法器设计

设计了一种新型可重构BOOTH乘法器.该乘法器在BOOTH编码、部分积生成、部分积压缩和最终加法器的设计中都充分考虑了可重构的需要,能方便快速地实现8位乘法器和16位乘法器之间的切换,便于在同一电路上实现基于字节和字的多媒体信息处理.该乘法器通过VHDL语言编程实现,采用XST综合,并通过Modelsim在XC2V4000上完成布局布线后仿真.试验结果表明:与基于乘法分配律的可重构乘法器相比,该方法具有占用资源少和速度快的优点.     

指纹识别专用集成电路中乘法器模块的设计

介绍了一种用于指纹识别专用集成电路(ASIC)的乘法器模块的设计.该乘法器模块能够处理32位的有符号数、无符号数的乘法和乘加运算.电路采用基-4的Booth编码以及改进型压缩器阵列结构.采用提出的迭代和阵列结合的结构算法,可节省芯片面积30%,提高工作频率24%.模块电路在TSMC 0.25 μm工艺上实现.该乘法器模块易于移植到其他数字处理系统.     

基于FPGA的WALLACE TREE乘法器设计

为了使基于FPGA设计的信号处理系统具有更高运行速度和具有更优化的电路版图布局布线,提出了一种适用于FPGA结构的改进型WALLACE TREE架构乘法器。首先讨论了基于标准单元3∶2压缩器的改进型6∶4压缩器,根据FPGA中slice的结构特点通过在FPGA Editer软件工具编辑,对该压缩器进行逻辑优化,将其应用于FPGA的基本单元slice结构中。并对乘法器的其他部分结构优化整合,实现一个资源和性能达到合理平衡,且易于在FPGA中实现的乘法器。实际运行结果表明,该乘法器的关键路径延时小于8.4 ns,使乘法器时钟频率和系统性能都得到很大提高。     

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.     

基于CTGAL电路的绝热4-2压缩器和乘法器设计

通过对并行乘法器和钟控传输门绝热逻辑(Clocked Transmission Gate Adiabatic Logic,CTGAL)电路工作原理及结构的研究,提出了基于CTGAL电路的绝热4-2压缩器的设计方案,与传统CMOS逻辑的4-2压缩器相比,此压缩器节省平均功耗约87%.在此基础上,进一步设计了4×4位绝热乘法器,HSPICE模拟结果表明了所设计的电路具有正确的逻辑功能和显著的能量恢复特性.     

32位高速浮点乘法器优化设计

设计了一种用于频率为200 MHz的32位浮点数字信号处理器(DSP)中的高速乘法器.采用修正Booth算法与Wallace压缩树结合结构完成Carry Sum形式的部分积压缩,再由超前进位加法器求得乘积.对乘法器中的4-2压缩器进行了优化设计,压缩单元完成部分积压缩的时间仅为1.47 ns,乘法器延迟时间为3.5 ns.     

并行行旁路乘法器的设计与实现

为了进一步降低乘法器运算过程中的延迟,减少功耗,在行旁路乘法器的基础上进一步优化,提出一种并行行旁路(PRB)乘法器,并用有限状态机进行了实现.在行旁路的基础上,通过对乘数进行重新编码并行输出部分积,使乘法运算中产生的部分积数量减少,提高运算速度;利用有限状态机实现PRB乘法器,有效减少了电路中逻辑元件的数量,降低了功耗.在Quartus平台上进行的仿真表明PRB乘法器在整体性能上有较大的改善.     

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。     

基于Radix-4 Booth编码的模2n+1乘法器设计

模2n+1乘法(n=8、16)在分组密码算法中比较常见,如IDEA算法,但由于其实现逻辑复杂,往往被视为密码算法性能的瓶颈。提出了一种适用于分组密码算法运算特点的基于Radix-4 Booth编码的模2n+1乘法器实现方法,其输入/输出均无需额外的转换电路,并通过简化部分积生成、采用重新定义的3-2和4-2压缩器等措施以减少路径时延和硬件复杂度。比较其他同类设计,该方法具有较小的面积、时延,可有效提高分组密码算法的加解密性能。