改进结构的64位CMOS并行加法器设计与实现

介绍了一个用于高性能的微处理器和 DSP处理器的快速 6 4位二进制并行加法器 .为了提高速度 ,改进了加法器结构 ,该结构大大减少了加法器各级门的延迟时间 .基于改进的加法器结构 ,有效地使用动态复合门、时钟延迟多米诺逻辑和场效应管尺寸缩小技术 ,可以取得良好的电路性能 .该加法器采用 U MC 2 .5 V 0 .2 5μm 1层多晶 5层金属的 CMOS工艺实现 .完成一次加法运算的时间是 70 0 ps,比传统结构的加法器快 2 0 % ;面积和功耗分别是0 .16 m m2和 2 0 0 m W@5 0 0 MHz,与传统结构加法器相当 .

基于N进制的DNA并行加法与乘法模型

现有DNA数值计算模型大多在二进制基础上进行计算,通用性不强。针对该问题,设计基于N进制的DNA自装配并行加法与乘法模型。在Labean模型的基础上,加法模型通过改进库分子的编码方式将DNA算法的时间复杂度降为O(1),空间复杂度降为O(n);乘法模型在解决一位数连加问题后,转换为相应的加法模型进行计算。实验结果表明,该并行模型编码简单,具有较低的时间复杂度和空间复杂度。

并行加法器的研究与设计

首先介绍了常用并行加法器的设计方法,并在此基础上采用带进位强度的跳跃进位算法,通过逻辑综合和布局布线设计出了一个加法器。分析和比较表明,该加法器不仅速度快于超前进位加法器,而且面积和功耗均小于超前进位加法器。

全PLA并行加法网络的设计

本文提出了采用IC芯片PLA元件构成一位、二位全加法功能单元网络[3→2],[2,3→3],并以此基本功能单元组成快速并行全加器和快速乘法器。在介绍设计原理的基础上,给出了具体的逻辑设计和结构框图,并对这些职能部件进行了一点性能分析。

并行前缀加法器的研究与实现

随着微处理器运算速度的大幅度提高,对快速加法器的需求也越来越高。当VLSI工艺进入深亚微米阶段的时候,很多情况下,无论是在面积还是在时序上连线都起着决定性的作用。文章基于不同的CMOS工艺,针对三种不同结构的并行前缀加法器,在不同数据宽度的情况下进行性能比较,根据深亚微米下金属互连线对加法器性能的影响,挑选出适合深亚微米工艺的加法器结构。

一种改进的基于Kogge-Stone结构的并行前缀加法器

基于并行前缀算法的Kogge-Stone结构,通过改进其结构层次上的逻辑电路,提出一种改进的并行前缀加法器.与传统电路相比,该加法器不仅可以减小面积、功耗和延时,而且随着位宽的加大其优势更加明显,是适用于宽位的并行前缀加法器.

基于Sklansky结构的24位并行前缀加法器的设计与实现

针对串行进位加法器存在的延时问题,采用一种基于Sklansky结构的并行前缀加法器,通过对并行前缀加法器各个模块进行优化,设计实现了一个24位并行前缀加法器。通过与24位串行进位加法器进行延时比较,结果表明,Sklansky并行前缀结构的加法器,能有效提高运算速度。

Sklansky并行前缀加法器的优化设计

Sklansky结构是并行前缀加法器中一种典型的结构,但其过大扇出引起的延时增加使得对它的使用受到了限制.本文针对该问题提出了一种优化方法,它通过增加相同进位单元使得扇出系数最大为2.在Synopsys公司综合工具Design Compiler上的综合结果显示,该方法在增加极小的面积的情况下使得Sklansky结构的延时降低了至少14.5%.

基于Verilog的并行前缀Ling型加法器的验证

随着DSP处理器运算速度的大幅提高,为进一步提高运算速度,各种不同结构的加法器设计相继提出。其中并行前缀加法器以其简单的标准单元和规则的内部连接的结构特点,非常适合VLSI的实现。基于Verilog语言,对快速并行前缀Ling型加法器设计进行RTL级验证,并分析比较不同的验证方法。

一种稀疏树加法器及结构设计

提出了一种稀疏树加法器,该加法器基于并行前缀加法器,以预处理和后处理阶段的面积和延迟换取并行前缀进位阶段的面积和延迟,可针对大多数并行前缀加法器进行改进,在较长操作数相加时可节省面积同时减小关键路径延迟。以几种并行前缀加法器Sklansky、Brent-Kung、Kogge-Stone和Han-Carlson为例,对他们的面积和延迟进行了理论分析。在本文的最后用硬件描述语言实现了Sklansky加法器。

一种用于高速地址产生的32位加法器电路的实现

本文介绍了在某微处理器研制中设计的一种地址生成单元的加法电路。为提高地址转换速度,其进位电路中采用了动态门和多米诺逻辑。结果表明,在1.8v、0.18μm工艺下进行电路模拟,进行一次加法进位传递的时间为466ps。

基于Han-Carlson结构的加法器优化设计

Han-Carlson结构是介于Kogge-Stone结构和Brent-Kung结构之间的一种并行前缀加法器,并且结合了两种结构的优势.基于Han-Carlson结构并行前缀加法器,对其结构特点进行研究分析,在延时和面积上进行折中选择,提出了一种优化方案,牺牲部分延时,减少使用面积以降低功耗.将其与未优化的Han-Carlson加法器以及混合加法器进行对比后表明,该优化方案成功减少了使用面积,降低了功耗.

一种新的模2^n＋1加法算法及其电路实现

为了提高制约余数系统运算速度的模2n+1加法器的性能,提出一种新的基于自然二进制数系统的模2n+1加法方法,采用简化的进位保留技术、并行超前思想以及条件和选择方法设计实现了快速模2n+1加法器。与传统的基于减一数系统的模2n+1加法器相比,该电路结构可以节省自然二进制数系统和减一数系统转换电路的开销。用SMIC0.13μm工艺实现的32位模2n+1加法器,其节省的面积开销可达传统电路的32.2%,节省的功耗开销可达12.6%,同时速度可以提升39.4%。

一种快速浮点加法器的设计与优化方法

本文提出了一种快速单精度浮点加法器的设计方法,重点介绍了该浮点加法器所采用的各种优化技术,如双数据通道划分、3级流水线结构、PN编码、简化的四舍五入模式及并行前缀加法器等,使得该浮点加法器的频率能够达到300MHz,能在高性能浮点DSP中得到很好的应用。

64位整数加法器的设计与实现

为了提高算术逻辑部件的性能,采用多米诺逻辑和偏斜逻辑门的电路结构,结合并行前缀加法器的优点,设计实现了一款64位高性能整数加法器.根据需要,设计了一种符号扩展电路,使之能够处理带符号操作数的加减法,符号扩展结果可以进行溢出判断.模拟结果表明:在0.13μmCMOS的工艺条件下,关键路径的延时为630ps功耗为21.6mW,达到了高速低功耗的设计目标.

快速单精度浮点运算器的设计与实现

浮点运算单元FPU(Floating-point Unit)在当前CPU的运算中地位越来越重要,论文中实现了一种基于FPGA的快速单精度浮点运算器.该运算器采用了流水线和并行计算技术,使得浮点数运算的速度有了显著的提高.在QUARTUSII 7.1系统上对运算器已仿真成功,结果表明它可以运行在40.5MHz时钟工作频率下,能快速准确地完成各种加、减、乘和除算术运算.

用于高速运算单元的时钟延迟动态多米诺逻辑电路的设计

时钟延迟多米诺逻辑是一种自定时的动态逻辑。时钟延迟多米诺逻辑门的输出信号是单向跳变的,但它可以提供倒相和非倒相的输出。使用这种动态逻辑可以大大提高运算电路的速度。本文通过一个64位的快速并行加法器的实现说明时钟延迟多米诺的特性及其设计方法。这个快速并行加法器用于高性能的64位微处理器的运算单元中。采用O.25μmCMOS工艺设计了这个加法器。加法器在最坏情况下的运算时间是700ps。这个时钟延迟多米诺加法器比使用相同单元库和技术的静态逻辑加法器快2.3倍。

54位高速冗余二进制乘法器的设计

冗余二进制(RB)数是一种有符号数的表示方法,利用冗余二进制算法的进位无关特性和规整的结构,可以设计高速RB并行乘法器.系统地研究了RB乘法器的算法和结构,给出了基于修正Booth算法,RB部分积压缩树和RB-NB转换器的54b乘法器的设计过程,并利用并行前缀/进位选择混合加法器对RB-NB转换器进行优化设计.采用Verilog HDL对乘法器进行描述,并在ModelSim平台上进行仿真验证,在SMIC 0.18mm标准工艺库下,通过Synopsys公司综合工具Design Compiler进行综合,得到54bRB乘法器的延时可达到3.97ns,面积是409 293mm2.

高性能64位并行前缀加法器全定制设计

基于64位基4的Kogge-Stone树算法原理,采用多米诺动态逻辑、时钟延迟多米诺和传输管逻辑等技术来设计和优化并行前缀加法器的结构,达到减少了加法器各级门的延迟时间目的.为实现版图面积小、性能好,采用启发式欧拉路径算法来确定块进位产生信号电路结构,采用多输出多米诺逻辑来优化块进位传播信号,采用6管传输管逻辑的半加器.该加法器全定制设计采用SMIC 0.18μm 1P4M CMOS工艺,版图面积为0.137 9mm2,在最坏情况下完成一次64位加法运算的时间为532.26 ps.

高速32位伪随机数发生器电路设计

文章提出了一种实现32位伪随机发生器电路设计方案。该方案的关键是对产生伪随机数所需要的乘法器和模2n－1加法器的设计。针对所采用的伪随机数迭代函数的特殊性，提出了特定的32位×16位乘法器以及模231－1加法器实现方案，使电路的速度得以提高，规模得以减小。整个电路设计采用VHDL语言描述，并通过了逻辑仿真验证。文章同时介绍了一般乘法器以及并行前缀模2n－1加法器的设计原理。