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。

一种高能效基4-Booth编码并行乘法器设计

常用的卷积神经网络中存在数十亿次乘法运算,神经网络中乘法的大量能耗成为硬件实现神经网络的能效瓶颈之一。为了降低乘法器的能耗,提出了一种高能效基4-Booth编码并行乘法器。通过改进部分积生成模块,消除了传统方法中的补偿位,使得乘法器延时减小且能耗降低。后仿真结果显示,所提出的乘法器比现有乘法器面积减小了5.2%,延时减小了6.3%,能耗降低了10.8%。

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。

基于改进的Booth编码和Wallace树的乘法器优化设计

针对当前乘法器设计难于兼顾路径延时和版图面积的问题,设计一种新型的32位有符号数乘法器结构。其特点是:采用改进的Booth编码,生成排列规则的部分积阵列,所产生的电路相比于传统的方法减小了延时与面积;采用由改进的4-2压缩器和3-2压缩器相结合的新型Wallace树压缩结构,将17个部分积压缩为2个部分积只需经过10级异或门延时,有效地提高了乘法运算的速度。设计使用FPGA开发板进行测试,并采用基于SMIC 0.18μm的标准单元工艺进行综合,综合结果显示芯片面积为0.1127 mm^2,关键路径延时为3.4 ns。实验结果表明,改进后的乘法器既减少了关键路径延时,又缩小了版图面积。

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%.

改进型booth华莱士树的低功耗、高速并行乘法器的设计

采用一种改进的基-4BOOTH编码和华莱士树的方案,设计了应用于数字音频广播(DAB)SOC中的FFT单元的24×24位符号定点并行乘法器.通过对部分积的符号扩展、(k:2)压缩器、连线方式和最终加法器分割算法的优化设计,可以在18.81ns内完成一次乘法运算.使用FPGA进行验证,并采用chartered0.35μmCOMS工艺进行标准单元实现,工作在50MHz,最大延时为18.81ns,面积为14329.74门,功耗为24.69mW.在相同工艺条件下,将这种乘法器与其它方案进行比较,结果表明这种结构是有效的.

基4BOOTH编码的高速32×32乘法器的设计与实现

介绍并实现了一种高速32×32有符号/无符号二进制乘法器。该乘法器采用改进基4BOOTH算法编码方式,所产生的电路与传统相比减小了延时与面积,并采用符号补偿技术对每个部分积进行符号位补偿,进一步简化电路。该乘法器在关键路径上采用改进混合Wallace树压缩器阵列进行优化,其压缩器阵列对称有利于布局布线。该乘法器插入流水后能运行到250MHz,可用作专用数据通道的乘法单元。

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.

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.

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。

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。

高速Booth编码模（2^n—1）乘法器的设计

在余数系统中(2n-1)是最普遍应用的模,提出了一种新的booth编码结构,并基于提出的booth编码结构,提出了一种高速模(2n-1)乘法器.该乘法器采用CSA或者Wallace Tree结构可以进一步提高运算速度.此乘法器在一个时钟周期内可以完成所需运算,简单高效.

24位BOOTH乘法器核的一种有效BIST方法

针对24位BOOTH乘法器核的可测性问题,提出了一种有效的BIST(built-inself-test)设计方案。这种方案只需要对乘法器进行少量的改动,缺陷测试覆盖率可以达到95%左右。该方案还可以应用到其他嵌入式核的可测性设计中。

一种新型的晶体管级改进Booth编码单元电路

文章提出了一种新的高速低功耗晶体管级改进 Booth编码单元电路。该电路组合了CMOS逻辑电路和传递管逻辑电路 ,采用高速低功耗 XOR和 XNOR电路 ,仅用了 30个晶体管就实现了改进 Booth编码。在 0 .35 μm的工艺条件下 ,HSPICE的仿真结果表明 ,电源电压 3.3V和频率 1 0 0 MHz条件下 ,该改进 Booth编码电路的延迟为 0 .34ns,平均功耗为 0 .1 3m W。

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。

用BOOTH算法改进的计算机定点乘法运算

普通的定点乘法运算算法简单易于理解,但是采用这种算法的计算机运算效率不高,倘如采用BOOTH算法可以在一定程度上提高计算机的运算效率.

基于Radix-4 Booth编码的乘法器优化设计

传统Radix-4 Booth编码在负值部分积生成过程中会产生大量求补操作,影响乘法器的工作效率。为此,提出一种重组部分积的乘法器优化设计。通过增加一个"或"门运算以及重组硬连线,避免求补过程中的加法运算,并且未产生多余的部分积。在32位乘法器上的验证结果表明,该设计能有效减小关键路径延迟和芯片面积消耗。

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。