【摘 要】
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乘法运算在数字信号处理(DSP)系统中占有重要地位.乘法运算速度在很大程度上决定了数字信号处理系统的数据吞吐率.人们提出了很多先进的乘法算法和乘法器结构以改善乘法器的
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乘法运算在数字信号处理(DSP)系统中占有重要地位.乘法运算速度在很大程度上决定了数字信号处理系统的数据吞吐率.人们提出了很多先进的乘法算法和乘法器结构以改善乘法器的性能.由于应用广泛,符合IEEE754-1985浮点运算标准的浮点乘法器设计倍受重视.该文从算法入手通过自顶向下的正向设计,完成了一种符合IEEE754-1985标准的32bits高速CMOS浮点乘法器的电路设计.该乘法器采用MBA-树型结构:利用MBA算法生成部分积;基于4:2 Comperssor的树型结构部部分积进行O(log<,2>N)次求和,生成Carry Save形式的乘积;最后由一个高速加法器求出最终乘积.MBA算法不仅将部分积数目压缩至原来的一半,而且可以缩短互连线长度,降低互连线寄生效应对系统性能的影响.基于4:2 Comperssor的树型结构对称性好、互连线规则,比其它树型结构更有利于电路实现.随着特征尺寸的缩小,MBA-树型结构在速度上的优势将更加明显.电路设计中采用了新型的高速、低功耗加法运算单元和部分积产生电路,进一步提高了系统性能.该文还提出了一种Normal标志的计算方法,详细讨论了IEEE标准中四种舍入模式及标志信号的电路设计.该浮点乘法器内含19,197个晶体管,电路模拟采用Chartered CMOS 0.35um制程(三层铝线互连)的Spice模型.计算机模拟结果表明所设计的乘法器具有高速、低功耗的良好性能.在3.3V工作电压,环境温度25℃下,浮点乘法器延迟仅为3.807ns,对应极限频率为263MHz.在工作频率为100MHz时,电路功耗仅为107mW.
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