Reizinātāji tiek izmantoti plašā ciparu signālu apstrādes un citu lietojumu klāstā. Pateicoties pašreizējo tehnoloģiju attīstībai, daudzi pētnieki labākai veiktspējai galvenokārt ir pievērsušies dizaina faktoriem. Daži no dizaina mērķiem ir - liels ātrums, precizitāte, mazs enerģijas patēriņš, izkārtojuma regularitāte, mazāks laukums. DSP procesoram ir dažādi skaitļošanas bloki, piemēram, multipleksori, pievienotāji, MAC . Šo bloku darbības ātrums un izpilde ir uzlabojusies, salīdzinot ar iepriekšējām versijām. Reizinātāju izpildes ātrums ir atkarīgs no diviem faktoriem, pusvadītāju tehnoloģija un reizinātāja arhitektūra. Pievienotāji ir digitālo multipleksoru pamatelements, kur mēs veicam virkni atkārtotu papildinājumu, lai paātrinātu reizinātāja darbību, ir jāpalielina papildinātāja darbības ātrums. Ir daudz ciparu signālu apstrādes lietojumprogrammu, kur kritiskais kavēšanās ceļš un procesora veiktspēja ir reizinātājā. Pastāv dažādi reizinātāju veidi, starp kuriem 4 × 4 masīvu reizinātājs ir uzlabots, kas aprakstīts šajā rakstā.
Reizināšanas shēmas 4 × 4 masīvu reizinātājā
Tās ir divu veidu reizināšanas shēmas
Sērijas reizināšana (Shift – Add): Sērijveida reizināšanas darbību var atrisināt, atrodot daļējus produktus un pēc tam kopā pievienojot daļējos produktus. Īstenojumi ir primitīvi ar vienkāršu arhitektūru
Paralēlā reizināšana: Paralēlie produkti tiek ģenerēti vienlaikus paralēli reizinot, un tiek izmantota augstas veiktspējas mašīna. Paralēli tiek ieviesti, latentums tiek samazināts līdz minimumam.
Reizināšanas algoritms
Reizināšanas procesam ir trīs galvenie soļi:
- Daļēja produktu ģenerēšana
- Daļēja produkta samazināšana
- Pēdējais papildinājums.
Kopējā reizināšanas metode ir algoritms “pievienot un mainīt”. N bitu reizinātāja reizināšanas algoritms parādīts zemāk.
4-reiz-reizināšana
4 - ar 4 - reizināšana 1
2. piemērs
Daļēji produkti tiek ražoti, izmantojot vārti AND, kur
- Daudzkārtējs = N-bits
- Reizinātājs = M-biti
- daļēji produkti = N * M.
Divu 8 bitu skaitļu reizināšana, kas rada 16 bitu produktu.
Pievienošanas vienādojums ir
P (m + n) = A (m). B (n) = i = 0 m-1∑ j = 0n-1∑ ai bj 2i + j ……. 1
A, B = 8 biti
Pavairošanas soļi
Šīs pavairošanas darbības ir šādas
- Ja reizinātāja LSB ir ‘1’. pēc tam pievienojiet reizinātāju akumulatora reizinātāja bitam, kas tiek pārvietots vienu bitu pa labi, un daudzkārtas bits tiek pārvietots vienu bitu pa kreisi.
- Pārtrauciet, kad visi reizinātāja biti ir nulle.
- Ja daļēji produkti tiek pievienoti sērijveidā, tiek izmantots mazāk aparatūras. Mēs varam pievienot visus PP ar paralēlo reizinātāju. Tomēr ir iespējams izmantot saspiešanas tehniku, pirms pievienošanas var samazināt daļējo produktu skaitu.
Dažādi reizinātāju veidi
Dažādi reizinātāju veidi ir:
Stenda reizinātājs
Kabineta reizinātāja funkcija ir reizināt 2 parakstītus bināros skaitļus, kas ir attēloti 2 papildinājums formā. Kabīņu pavairotāju priekšrocības ir Minimālais komplekss, Pavairošana tiek paātrināta. Kabīņu pavairotāju trūkumi ir tādi, ka enerģijas patēriņš ir liels.
Kombinācijas reizinātājs
Kombinācijas reizinātājs veic divu neparakstītu bināro skaitļu reizināšanu. Kombinācijas reizinātāja priekšrocība ir tā, ka tā var viegli radīt starpproduktus. Kombinētā reizinātāja galvenais trūkums ir tas, ka tas aizņem lielas platības.
Secīgs reizinātājs
Reizināšana tiek sadalīta darbību secībā, kur ģenerētais daļējais produkts tiek pievienots akumulatoram, un daļēja summa tagad tiek pārvietota uz nākamo soli. Priekšrocība ir tā, ka tā aizņem mazāku platību. Sekvenciālā reizinātāja trūkums ir lēns process.
Wallace koka reizinātājs
Tas samazina daļēju produktu skaitu un daļēju produktu pievienošanai izmanto izvēlēto papildinātāju. Wallace koku reizinātāja priekšrocība ir ātrgaitas un vidēji sarežģīts dizains. Wallace koku reizinātāja galvenais trūkums ir izkārtojuma dizains ir neregulārs un aizņem lielāku platību.
Masīva reizinātājs
Reizinātāja shēma ir balstīta uz pievienošanas nobīdes algoritmu. Masīva pavairotāja galvenā priekšrocība ir tā, ka tā konstrukcija ir vienkārša un regulāra. Masīva reizinātāja trūkums ir kavēšanās ar lielu un lielu enerģijas patēriņu.
Shift un Pievienot reizinātāju
Tas ir līdzīgs parastajam reizināšanas procesam, ko mēs darām matemātikā, sākot no masīva reizinātāja plūsmas tērzēšanas, kur X = reizinātājs Y = reizinātājs A = akumulators, Q = koeficients. Pirmkārt, Q tiek pārbaudīts, vai tas ir 1 vai nē, ja tas ir 1, tad pievienojiet A un B un pārvietojiet A_Q aritmētiskās tiesības, pretējā gadījumā, ja tas nav 1, tieši pārvietojiet A_Q aritmētisko labo pusi un samaziniet N par 1, nākamajā solī pārbaudiet, vai N ir 0 vai nē. Ja N nav 0, atkārtojas no Q = 0, tad pārtrauciet procesu.
pārslēgt un pievienot reizinātāju
4 × 4 masīvu reizinātāja uzbūve un darbība
Masīva reizinātāja dizaina struktūra ir regulāra, tā ir balstīta uz pievienotās nobīdes algoritma principu.
Daļējs reizinājums = reizinātāja * reizinātāja bits… (2)
kur produktam tiek izmantoti vārti AND, summēšana tiek veikta, izmantojot pilnos un puspapildinātājus, kur daļējais produkts tiek pārvietots atbilstoši to bitu secībai. N * n masīvu reizinātājā n * n AND vārti aprēķina daļējos produktus, un daļēju produktu pievienošanu var veikt, izmantojot n * (n - 2) pilnus un n Half pievienojumus. Parādītajam 4 × 4 masīvu pavairotājam ir 8 ieejas un 8 izejas
4-ar-4-masīvu reizinātājs
4 × 4 masīvu reizinātāja celtniecības bloki
Pilnam papildinātājam ir trīs ievades līnijas un divas izvades līnijas, kur mēs to izmantojam kā galveno masīvu reizinātāja celtniecības bloku. Šis ir 4 × 4 masīvu reizinātāja piemērs. Kreisākais bits ir daļēja produkta LSB bits.
papildinātāja-bloka-diagramma
masīva-reizinātāja-blokshēma
Labākais bits ir daļēja produkta MSB bits. Daļējie produkti reizināti tiek pārvietoti uz kreiso pusi un tiek pievienoti, lai iegūtu galaproduktu. Šo procesu atkārto, līdz pievienošanai neiziet divi daļēji produkti.
4-reiz-1-reizināšana
loģika-diagramma-4-by-4 - masīvs - reizinātājs
Ja a0, a1, a2, a3 un b0, b1, b2, b3 ir reizinātājs un reizinātājs, visu produktu summēšana ir daļējs produkts. Daļējā produkta summas rezultāts ir reizinājums.
4 × 4 masīvu reizinātājam tam nepieciešami 16 UN vārti, 4 puspiekabes (HA), 8 pilnas papildinātājas (FA). Kopā 12 pievienotāji.
4 × 4 masīvu reizinātāja priekšrocības
Masīva reizinātāja priekšrocības ir
- Minimālā sarežģītība
- Viegli mērogojams
- Viegli cauruļvadā
- Regulāra forma, viegli novietojama un virzāma
4 × 4 masīvu reizinātāja trūkumi
Masīvu reizinātāja trūkumi ir šādi,
- Liels enerģijas patēriņš
- Vairāk digitālie vārti rezultātā lielas platības.
4 × 4 masīvu reizinātāja pielietojumi
Masīvu pavairotāja lietojumprogrammas ir uzskaitītas,
- Masīva reizinātājs tiek izmantots, lai veiktu aritmētiskā darbība , piemēram, filtrēšana, Furjē pārveidošana, attēlu kodēšana.
- Ātrgaitas darbība.
Tādējādi tas viss ir par 4 × 4 masīva reizinātājs kas ir uzlabots reizinātājs, kas balstīts uz pievienošanas un nobīdes principu, veiktspēju var viegli palielināt, izmantojot cauruļvada tehniku ar vienkāršu uzbūvi, pat ja tas izmanto vairāk loģisko vārtu, kur to var ieviest, izmantojot Verilog. Šeit ir jautājums: 'Cik loģisko vārtu ir nepieciešams, lai noformētu 3 * 3 masīvu reizinātāju?'.
