余數(shù)系統(tǒng)中模加和模乘單元設(shè)計(jì).pdf

1、隨著時間的推移與技術(shù)的日新月異，Moore定理也快接近了終點(diǎn)。在數(shù)據(jù)信息量爆炸的今天，單單依靠提升工藝水平來提高超大規(guī)模集成電路的性能的方式早已不能夠滿足工業(yè)信息社會的需求。對此，通過算法改進(jìn)等方式以提高高速信號處理的性能的方式越來越受到重視。
　　而余數(shù)系統(tǒng)就很符合要求。余數(shù)系統(tǒng)以其天然具有的無權(quán)性、并行性等優(yōu)良特點(diǎn)，使其廣泛運(yùn)用在現(xiàn)代高速信號處理系統(tǒng)中。余數(shù)系統(tǒng)可以將原本位寬較大的數(shù)據(jù)，分解成多個位寬較小的數(shù)據(jù)。之后這些數(shù)據(jù)再

2、并行計(jì)算。這樣可以顯著的將數(shù)據(jù)的位寬降低，從而起到了切割進(jìn)位長度，減少關(guān)鍵路徑的延時。這樣相較于傳統(tǒng)的以二進(jìn)制表征的系統(tǒng)，將具有更短的關(guān)鍵路徑、更少的面積及功耗。而作為高速數(shù)字信號處理的基本單元的加法單元與乘法單元，其性能越來越受到重視。故而本文就將研究重點(diǎn)放在余數(shù)系統(tǒng)中的模加與模乘單元的設(shè)計(jì)上。
　　為提高余數(shù)系統(tǒng)性能、擴(kuò)大余數(shù)系統(tǒng)通道可處理的動態(tài)范圍，本文提出了以模數(shù)基2n+2p±1的模加單元和兩種適于不同環(huán)境的模2n?2p+

3、1的模乘單元。具體設(shè)計(jì)摘要如下：
　　1.本文提出了模2n+2p±1的模加單元。其主要通過對進(jìn)位修正處理的方法，來對進(jìn)位結(jié)果進(jìn)行選擇修正，最終得到正確的求和結(jié)果。本設(shè)計(jì)中使用了重復(fù)單元復(fù)用的思想，大大的提高了電路性能。其中，模2n+2p+1模加單元電路性能較對比文獻(xiàn)分別平均提高8.8％和9.4%；模2n+2p?1模加單元電路性能較對比文獻(xiàn)分別平均提高28.3%和25.6%。
　　2.本文還提出了兩種模2n?2p+1的模乘單元

4、。其中一種適合于性能均衡要求的環(huán)境，其主要設(shè)計(jì)方法為將兩個乘數(shù)的積拆分后使用CSA單元壓縮數(shù)目，最終求和得到模乘輸出結(jié)果。其較對比文獻(xiàn)延遲平均減少7.5%面積平均減少1.4%。另一種適合于高速情況下的模2n?2p+1的模乘單元，先通過布斯編碼以減少部分積數(shù)量，再將部分積拆分通過CSA單元壓縮，最終求和得到模乘輸出結(jié)果。其較文獻(xiàn)延遲平均減少11.9%，適用于高速情況下。
　　由于單位門靜態(tài)分析法有一定缺陷，本文在最后給出了實(shí)際電路的