32bits高速CMOS浮點(diǎn)乘法器設(shè)計(jì).pdf

1、乘法運(yùn)算在數(shù)字信號(hào)處理(DSP)系統(tǒng)中占有重要地位.乘法運(yùn)算速度在很大程度上決定了數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率.人們提出了很多先進(jìn)的乘法算法和乘法器結(jié)構(gòu)以改善乘法器的性能.由于應(yīng)用廣泛,符合IEEE754-1985浮點(diǎn)運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)乘法器設(shè)計(jì)倍受重視.該文從算法入手通過自頂向下的正向設(shè)計(jì),完成了一種符合IEEE754-1985標(biāo)準(zhǔn)的32bits高速CMOS浮點(diǎn)乘法器的電路設(shè)計(jì).該乘法器采用MBA-樹型結(jié)構(gòu):利用MBA算法生成部分積;基于

2、4:2 Comperssor的樹型結(jié)構(gòu)部部分積進(jìn)行O(log<,2>N)次求和,生成Carry Save形式的乘積;最后由一個(gè)高速加法器求出最終乘積.MBA算法不僅將部分積數(shù)目壓縮至原來的一半,而且可以縮短互連線長(zhǎng)度,降低互連線寄生效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響.基于4:2 Comperssor的樹型結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好、互連線規(guī)則,比其它樹型結(jié)構(gòu)更有利于電路實(shí)現(xiàn).隨著特征尺寸的縮小,MBA-樹型結(jié)構(gòu)在速度上的優(yōu)勢(shì)將更加明顯.電路設(shè)計(jì)中采用了新型的高速、

3、低功耗加法運(yùn)算單元和部分積產(chǎn)生電路,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)性能.該文還提出了一種Normal標(biāo)志的計(jì)算方法,詳細(xì)討論了IEEE標(biāo)準(zhǔn)中四種舍入模式及標(biāo)志信號(hào)的電路設(shè)計(jì).該浮點(diǎn)乘法器內(nèi)含19,197個(gè)晶體管,電路模擬采用Chartered CMOS 0.35um制程(三層鋁線互連)的Spice模型.計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的乘法器具有高速、低功耗的良好性能.在3.3V工作電壓,環(huán)境溫度25℃下,浮點(diǎn)乘法器延遲僅為3.807ns,對(duì)應(yīng)極限頻率為26