基于近似Booth4编码的新型低功耗乘法器

随着物联网应用的不断智能化和高集成化,对新型高速及低功耗运算单元的需求日益迫切,因此终端设备需要不断降低功耗和提升运算速率。针对运算单元功耗高的问题,在保证精准度的前提下,对Booth4编码进行近似优化处理,并结合符号补偿技术和乘法系数优化的方法,提升传统Booth4乘法器的运算速率,降低乘法器的功耗。与传统Booth4乘法器相比,该新型Booth4乘法器的功耗和延时分别降低了16.9%和22.9%。为了验证新型Booth4乘法器的实用性,利用其对图像Lena和Gameraman进行图像滤波处理,结果显示图像质量参数为优。

基于COP2000的Booth算法定点补码一位乘法实现

在COP2000八位微程序控制的模型计算机中,文章通过汇编语言模拟了Booth算法的运算过程,成功实现了定点补码一位乘法。在该过程中,作者提出了汇编语言程序设计的总体思路,并绘制了程序中各个模块的流程图。通过多组测试数据的验证,该算法能够得出正确的乘积,达到了预期的结果。

一种高效16位有符号数乘法器设计

为了进一步优化乘法器的性能,提高乘法运算单元的运算速率,本文基于Radix 4 Booth算法和Wallace树压缩结构提出了一种改进的16位有符号数乘法器。其特点包括优化Radix 4 Booth编码方式,有效减小部分积选择电路的面积;改进部分积计算过程,通过优化取反加1的方法直接生成被乘数的相反数,同时采用经典的符号位补偿算法使得部分积阵列变得规整易压缩;提出一种新型42压缩器,采用单个全加器处理压缩器的中间进位,针对每行部分积不同的数据特征,细化处理了Wallace树压缩结构,提高了部分积的压缩效率。基于SMIC 180 nm标准单元库进行了综合与验证,结果表明本文所设计的乘法器关键路径延时为3.94 ns,面积为16246μm^(2),相比于现有的乘法器,本文乘法器的运算速率和综合性能都得到显著提升。

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%.

RSA加密中基于二次Booth编码的Montgomery乘法器(英文)

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SMIC0.13?m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。

基于改进的BOOTH编码的高速32×32位并行乘法器设计

采用了一种改进的基—4 BOOTH编码方案,设计了一种高速32×32-b定/浮点并行乘法器。乘法器电路利用CPL逻辑来实现。通过对关键延时路径中的(4:2)压缩器和64位加法器的优化设计,可以在20ns内完成一次乘法运算。乘法器的设计由0.45um的双层金属CMOS工艺实现,工作电压为3.3V,用于自适应数字滤波运算中。

基于约束数据捆绑两相握手协议的8位异步Booth乘法器设计

以乘法器为代表的算术运算单元是现代数字系统的核心之一,其计算速度在很大程度上影响整个芯片的运算效率.本论文提出了一种改进的Booth乘法算法,其核心思想是先移位、再压缩,最后求和,减少了各模块间的耦合性,有利于控制电路的简化.本论文依据纯异步电路系统的设计方法,采用"约束数据捆绑"两相握手通讯协议的Click微流水线,根据控制和数据处理分离的策略,实现了这种改进算法的8位乘法器,并在FPGA上进行了验证.在45nm工艺制程的FPGA条件下,与相同体系结构的同步乘法器相比,这种异步乘法器在面积和功耗大体相同的情况下,运算速度大体提升超过12倍.

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。

Radix-8 Booth译码Montgomery模乘的RSA算法的设计和硬件实现

提出一种使用Radix-8 Booth译码的Montgomery模乘算法,进一步减少了模乘的中间乘积项个数,提高了模乘的速度.并给出基于该模乘算法的1024位RSA加密硬件的实现方案,其加密速度可达到采用普通Montgomery模乘的RSA加密方案的2倍.在设计方法上使用基于系统级算法的快速设计流程,在系统级设计阶段确定模乘和RSA整体算法的实现方案,并对其评估及优化,缩短了RTL阶段的设计时间,加快了设计思想到硬件实现的转化.实现方案在自行设计的FPGA开发板上通过验证,并进一步转换为ASIC设计综合.

基于Booth算法的32×32乘法器IP核设计

在Booth算法的基础上,提出了一个适用于多媒体加速单元(Multimedia Accelerator) 的乘法器IP核设计。通过增加一位符号位,本设计支持32×32无符号和有符号乘法。通过一个32×9结合2 bit Booth算法阵列乘法器循环四次加法,完成32bit乘法。前四个时钟周期,每次处理一个9bit乘法,后两个周期分别处理低32 bit和高32 bit加法。我们采用2.5 V, 0.25μm SMIC CMOS工艺,实现乘法器的设计,其中部分积求和部分和ALU单元,Hspice仿真的最大延迟分别为0.64 ns,1.51 ns。

在8位微程序控制的模型计算机中Booth算法的实现

描述了在8位微程序控制的模型计算机中,通过编程实现了Booth算法的运算过程。对Booth算法进行了分析,绘出了实现Booth算法的流程图,编写了汇编语言程序,在8位微程序控制的模型计算机中实现了Booth算法,达到了预期的结果。

一种基于改进基4 Booth算法和Wallace树结构的乘法器设计

以实现25×18位带符号快速数字乘法器为目标,采用改进的基4Booth算法以3位编码产生部分积,优化最低位产生电路,使用统一的操作扩展各部分积符号位,相比于传统方法提高了阵列规则性、节省了芯片面积;用传输门构成基本压缩器,并在此基础上优化实现高阶压缩器,进而组成一个Wallace树结构,同时将9组部分积压缩为2组,使电路仅需3级压缩、关键路径延迟时间为8个异或门延迟,有效地提高了压缩效率和降低了关键路径延迟时间。采用GF28nmCMOS工艺,以全定制流程设计,版图面积为0.0112mm^2,仿真环境标准电压1.0V、温度25℃、最高工作时钟频率1.0GHz,系统的功耗频率比为3.52mW/GHz,关键路径延时为636ps,组合逻辑路径旁路寄存器的绝对延时为1.67ns。

基于Booth算法的32位流水线型乘法器设计

为了减少乘法指令在保留站中的等待时间,设计了一款32位流水线型乘法器,该乘法器将应用于作者设计的一款超标量处理器中.该乘法器应用了改进型的booth编码算法,对部分积生成电路进行了优化,并采用了4-2压缩器与3-2压缩器相结合的Wallace树型结构对部分积进行压缩,最后再根据各级的延迟,在电路中插入了流水线寄存器,使其运算速度得到了提高.该乘法器使用GSMC 0.18μm工艺进行综合.经过仿真验证,该乘法器大大减少了在保留站中等待执行的乘法指令的完成时间,使每个时钟周期都有一条新的乘法指令被发送至乘法器进行运算.

基于Booth编码模乘模块RSA的VLSI设计

在Montgomery模乘算法基础上 ,采用大数乘法器常用的Booth编码技术缩减Montgomery模乘法的中间运算过程 ,将算法迭代次数减为原来的一半 .同时采用省进位加法器作为大数加法的核心 ,使模乘算法中一次迭代的延迟为两个一位全加器的延迟 ,提高了处理器的时钟频率 .在 0 2 5 μm工艺下 ,对于10 2 4位操作数 ,可在 2 0 0MHz时钟频率下工作 ,其加密速率约为 178kbit/s .

多位乘法器的多阶Booth算法的实现

讨论分析了传统Booth算法及改进二阶Booth算法的特点,提出一种适合多阶算法的一般通式及部分积的实现方法,可根据乘数的位宽采用不同的阶,一次扫描多位相邻的乘数位,由此最大限度地减少了部分积的数目,提高了乘法器的运算速度.

基于补码等价定义的Booth算法证明

Booth算法是定点补码乘法的基本运算方法。一般文献中,Booth算法都是通过校正法演变过度而来的,但校正法的运算规律不统一,硬件控制复杂,实用价值不大。在此给出了一种补码的等价定义,统一了补码定义的分段表示形式,把数字化的机器数符号纳入统一的表达式中,并在此基础上,消除了校正法作为中间环节的影响,直接给出了Booth算法完整的理论证明。结果表明,引入补码等价定义,可以完全避开校正法,直接推证出Booth算法,比传统方法更简明、严谨、实用。

一种高速2-D滑动FFT的设计实现

文章介绍了采用2-D快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法的滑动窗FFT的基本特性原理和硬件实现过程,完成了窗长256点、步长16点的2-D滑动窗FFT的专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)设计。传统FFT算法受序列完整性的制约,时滞较大,无法满足某些高实时性信号分析领域的处理速度要求。该文采用滑动FFT算法,克服了传统FFT对序列完整性的依赖,设计的滑动FFT处理器使用2-D FFT压缩新序列计算时间,以基16蝶形运算器为核心,采用系数复用和高基Booth方法优化系数编码技术压缩乘法器的数量,减少电路面积。所设计的2-D滑动FFT完成单次滑动窗长的计算时间比传统算法节约了16.1%,变换结果与MATLAB的运算结果相比,信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)大于130 dB。在TSMC 28 nm的工艺下,工作主频为600 MHz,面积为1980μm×2060μm。

32位浮点阵列乘法器的设计及算法比较

讨论了乘法器用于补码运算的几种算法。通过比较,发现改进型Booth算法是较为理想的算法。该算法在不考虑乘数和被乘数符号的情况下,都可以用统一的步骤来完成乘法运算,而且无需对乘积作任何修正,这极大地提高了乘法器的运算速度。结合改进型Booth算法,设计了一个高性能32位浮点阵列乘法器,它能在单个时钟周期内完成一次24位整数乘或32位浮点乘。该乘法器适于VLSI实现,已被应用于DSP芯片设计之中。

基于跳跃式Wallace树的低功耗32位乘法器

为了提高乘法器的综合性能,从3个方面对乘法器进行了优化设计。采用改进的Booth算法生成各个部分积,利用跳跃式Wallace树结构进行部分积压缩,通过改进的LING加法器对压缩结果进行求和。在FPGA上进行验证与测试,并在0.18μm SMIC工艺下进行逻辑综合及布局布线。结果表明,与采用传统Wallace树结构的乘法器相比,该乘法器的延时减少了29%,面积减少了17%,功耗降低了38%,能够满足高性能的处理要求。

32位嵌入式定/浮点乘法器设计

文章提出一种RISCMCU中的32位嵌入式定/浮点乘法器的设计,用于完成32位定/浮点乘除法。利用一种新的改进型三阶Booth算法,并采取Wallace树结构及CSA加法器,与基于二阶Booth算法的设计相比,该乘法器运算速度提高了1/3以上。