加法器和乘法器電路實(shí)現(xiàn)和算法省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

6.1引言1/39Topics芯片及子系統(tǒng)子系統(tǒng)優(yōu)化2/39芯片是由多個(gè)子系統(tǒng)組合而成子系統(tǒng)優(yōu)化能夠從幾個(gè)層次著手版圖，能夠降低寄生參數(shù)電路，采取先進(jìn)電路降低延時(shí)邏輯，能夠重組邏輯來(lái)降低延時(shí)存放器傳輸及以上層次，如：流水線和恰當(dāng)編碼

引言3/396.2組合移位器4/39Shifters是一個(gè)非常有用算術(shù)運(yùn)算器基于鎖存器移位器一個(gè)周期只能移動(dòng)一位一個(gè)周期要移動(dòng)多位需要復(fù)雜結(jié)構(gòu)5/39FunnelShifter輸入2n位數(shù)據(jù)和n位控制信號(hào)，并產(chǎn)生n位輸出6/397/396.3加法器8/39Adder一位全加器能夠由真值表得到：si=aiXORbiXORcici+1=aibi+aici+biciripple-carryadder(逐步進(jìn)位加法器)carrylookaheadadder（超前進(jìn)位加法器）carry-skipadder（進(jìn)位旁路加法器）carry-selectadder（進(jìn)位選擇加法器）manchestercarryadder（曼徹施特進(jìn)位鏈）serialadder（串行加法器）9/39FullAdder10/39ripple-carryadder11/39Carrylookaheadadder傳輸變量和生成變量Pi=ai+biGi=aibi全加器和和進(jìn)位公式si=ciXORPiXORGici+1=Gi+Pici12/39Carrylookaheadadder13/39Carrylookaheadadder14/39Carrylookaheadadder15/39Carrylookaheadadder16/39Carry-skipadder形成旁路條件是每位傳輸變量p取值為真減小第一組和最終一組長(zhǎng)度來(lái)提升速度17/39Carry-skipadder18/39Carry-selectadder按照進(jìn)位輸入不一樣取值來(lái)去選擇速度比較快，不過(guò)以犧牲面積為代價(jià)19/39Manchestercarryadder經(jīng)過(guò)預(yù)充電來(lái)提升進(jìn)位鏈速度20/39Manchestercarryadder21/39Serialadder是一個(gè)高速算術(shù)方法，普通用在對(duì)計(jì)算速度要求比較高不過(guò)空轉(zhuǎn)時(shí)間要求不高場(chǎng)所數(shù)據(jù)格式（第一個(gè)是LSB）22/39SerialadderLSB信號(hào)用來(lái)去除進(jìn)位存放器23/39加法器功耗通常運(yùn)算速度越慢加法器功耗越低進(jìn)位旁路加法器是個(gè)例外，它要比逐位進(jìn)位加法器功耗要低24/396.5乘法器25/39Arraymultiplier26/39Arraymultiplier27/39Arraymultiplier28/39Arraymultiplier對(duì)于有符號(hào)數(shù)乘法，我們能夠采取以下等式29/39Arraymultiplier30/39Arraymultiplier31/39Topics32/39BoothencodingBoothencoding能夠減小部分積數(shù)目（N+1/2），從而縮小面積，提升運(yùn)算速度。33/39Boothencoding34/39Boothencoding一個(gè)簡(jiǎn)單booth算法電路實(shí)現(xiàn)35/39Wallacetree能夠有效降低加法器數(shù)目，比常規(guī)計(jì)算速度更加快能夠和booth算法結(jié)合起來(lái)共同提升運(yùn)算速度36/39Wallacetree以8位無(wú)符號(hào)數(shù)來(lái)說(shuō)明Wallacetree算法

長(zhǎng)方形代表全加器，圓形代