Комплексное исследование умножителей в диапазоне 3 - 64 бит
В рамках работы по разработке эффективных модулярных устройств было проведено исследование различных вариантов построения однотактовых двоичных и модулярных умножителей с входными операндами в диапазоне 3-64 бит. Такие устройства чрезвычайно важны в современной микроэлектронике. Каждый современный микропроцессор имеет такую операцию в составе своего набора инструкций, а продвинутые DSP процессоры содержат специальные вычислительные блоки для ускоренного вычисления [1]. Исследовались 4 варианта однотактовых умножителей:
- Встроенный умножитель в САПР Synopsys Design Compiler.
- Иерархический двоичный умножитель [1].
- Модулярный умножитель со стандартным спец. базисом из трех модулей (3 moduli set)
- Модулярный умножитель с продвинутым спец. базисом из 4-х модулей (3 moduli set)
Синтез проводился в базисе 45 нм. в библиотеке NangateOpenCellLibrary.lib с помощью САПР Synopsys Design Compiler. Синтез проводился дважды для каждой из схем, на разных настройках "усилий" синтезатора - medium и ultra high effort. Таким образом, также проверялась способность САПРа по минимизации задержек для различных схем. Таким образом, общее количество тестов выглядит следующим образом.
Модулярный | Двоичный | ||||||
3 moduli set | 4 moduli set | Встроенный | Иерархический | ||||
medium effort | ultra effort | medium effort | ultra effort | medium effort | ultra effort | medium effort | ultra effort |
Анализ эффективности САПР в режиме ULTRA high effort
Граффики скомпонованы для иллюстрации эффективности ULTRA режима.
Наибольшую эффективность режима удалось достичь на схеме встроенного умножителя. Наименьшее влияние режим оказал на модулярные схемы. Средние значения коэффициентов увеличения производительности сведены в табличку.
Схема умножителя | Средний коэффициент увеличения производительности |
Встроенный умножитель в САПР Synopsys Design Compiler. | 68 |
Иерархический двоичный умножитель | 31 |
Модулярный умножитель со стандартным спец. базисом из трех модулей | 28 |
Модулярный умножитель с продвинутым спец. базисом из 4-х модулей | -- |
[1] Vladimir V.Erokhin "Integer multiplication algorithms. Methodology and implementation results"