Мултипликатори се користе у широком спектру дигиталне обраде сигнала и другим апликацијама. Због напретка у тренутним технологијама, многи истраживачи су се углавном концентрисали на факторе дизајна, ради бољих перформанси. Неки од циљева дизајна су - велика брзина, тачност, мала потрошња енергије, правилност распореда, мања површина. ДСП процесор има разне рачунске блокове, попут мултиплексери, сабирачи, МАЦ . Брзина рада и извршавања ових блокова напредовала је у поређењу са претходним верзијама. Брзина извршавања мултипликатора зависи од два фактора, полупроводничка технологија , и мултипликаторска архитектура. Сабирачи су основни блок дигиталних мултиплексера, где изводимо низ поновљених сабирања, да би се убрзао рад множитеља, брзина рада збрајача мора да се повећа. Постоји много апликација за дигиталну обраду сигнала, где критични пут кашњења и перформансе процесора леже у множитељу. Постоје различите врсте множитеља, међу којима је 4 × 4 множилац низа напредни који је описан у овом чланку.
Шеме множења у множитељу низа 4 × 4
Постоје две врсте шема множења
Серијско множење (Схифт – Адд): Операција серијског множења може се решити проналажењем делимичних производа и додавањем делимичних производа. Примене су примитивне са једноставном архитектуром
Паралелно множење: Паралелни производи се генеришу истовремено паралелним множењем и примењују се паралелне имплементације машина високих перформанси, латенција је сведена на минимум.
Алгоритам множења
Процес множења има три главна корака:
- Делимично стварање производа
- Делимично смањење производа
- Коначни додатак.
Уобичајена метода множења је алгоритам „додај и померај“. Алгоритам множења за Н-битни множитељ приказан је у наставку.
Множење 4 пута 4 пута
4 - са - 4 - множење 1
пример-2
Делимични производи се генеришу помоћу АНД капија, где
- Множитељ = Н-битови
- Множитељ = М-битови
- делимични производи = Н * М.
Множење два 8-битна броја, што генерише 16-битни производ.
Једначина сабирања је
П (м + н) = А (м). Б (н) = и = 0 м-1∑ ј = 0н-1∑ аи бј 2и + ј ……. 1
А, Б = 8 бита
Кораци у множењу
Следе кораци за свако множење
- Ако је ЛСБ множитеља „1“. затим додајте мултипликант у акумулатор мултипликатор бит се помера за један бит удесно, а мултипликанд бит помера за један бит улево.
- Зауставите се када су сви битови множитеља нула.
- Мање хардвера се користи ако се делимични производи додају серијски. Све ПП можемо додати паралелним множитељем. Међутим, могуће је користити технику компресије, број делимичних производа се може смањити пре него што се изврши додавање.
Различите врсте мултипликатора
Различити типови мултипликатора су,
Множитељ кабине
Функција множитеља кабине је да множи 2 потписана бинарна броја која су представљена у 2-ов додатак облик. Предности множитеља кабина су Минимални комплекс, Множење је убрзано. Мане мултипликатора кабина су велика потрошња енергије.
Комбинацијски мултипликатор
Комбиновани множитељ врши множење два непотписана бинарна броја. Предност комбинованог мултипликатора је у томе што лако може произвести међупродукте. Главни недостатак комбинационог множитеља је што заузима велика подручја.
Секвенцијални мултипликатор
Множење је подељено у низ корака, где се делимични производ који се додаје додаје делимичном збиру акумулатора сада се пребацује на следећи корак. Предност овога је што заузима мање површине. Недостатак секвенцијалног множитеља је то што је то спор процес.
Множитељ дрвета Валлаце
Смањује број делимичних производа и користи селекционирани додавач за додавање делимичних производа. Предност мултипликатора дрвета Валлаце је велика брзина и средње сложен дизајн. Главни недостатак мултипликатора дрвећа Валлаце је дизајн распореда који је неправилан и заузима већу површину.
Множилац низа
Коло множитеља засновано је на алгоритму збрајања померања. Главна предност множитеља низова је једноставан дизајн и правилног облика. Недостатак множитеља низа је велико кашњење и велика потрошња енергије.
Померите и додајте множилац
Слично је нормалном процесу множења, који радимо у математици, из ћаскања протока множитеља низова где је Кс = Множитељ И = Множилац А = Акумулатор, К = Коефицијент. Прво се К проверава да ли је 1 или не ако је 1, затим додајте А и Б и померајте А_К аритметику удесно, у супротном ако није 1 директно померајте А_К аритметику удесно и умањите Н за 1, у следећем кораку проверите да ли је Н 0 или не. Ако се Н не понови из К = 0, корак се иначе завршава.
помножи и додај-множи
Конструкција и рад множитеља низа 4 × 4
Структура дизајна множитеља низа је редовна, заснива се на принципу алгоритма додавања померања.
Делимични производ = мултипликанд * бит множитеља ………. (2)
где се за производ користе прелази АНД, збрајање се врши помоћу пуних сабирача и половичних сабирача, где се делимични производ помера према њиховим редоследима битова. У множитељу низа н * н, н * н АНД капије израчунавају делимичне производе, а додавање делимичних производа може се извршити помоћу н * (н - 2) пуних сабирача и н половичних сабирача. Приказани множилац низа 4 × 4 има 8 улаза и 8 излаза
Множилац низа 4-према-4
Грађевински блокови множитеља низа 4 × 4
Пуни сабирач има три улазне линије и две излазне линије, где га користимо као основни градивни елемент множитеља низа. Следи пример множитеља низа 4 × 4. Крајњи леви бит је ЛСБ бит делимичног производа.
блок-дијаграм сабирача
низ-множилац-блок-дијаграм
Крајњи десни бит је МСБ бит делимичног производа. Делимични производи су сада помножени према левој страни и додају се да би се добио коначни производ. Овај поступак се понавља све док два делимична производа не изађу на додавање.
Множење 4 пута 4
логички дијаграм-од-4-до-4 - низ - множилац
Тамо где су а0, а1, а2, а3 и б0, б1, б2, б3 Множитељ и Множитељ, збрајање свих производа су делимични производи. Резултат збира делимичног производа је производ.
За множилац низа 4 × 4 потребно му је 16 АНД улаза, 4 половична сабирача (ХА), 8 пуних сабирача (ФА). Укупно 12 сабирача.
Предности множитеља низова 4 × 4
Предности множитеља низова су,
- Минимална сложеност
- Лако скалабилан
- Лако цјевовод
- Правилног облика, лако се поставља и усмерава
Мане мултипликатора низа 4 × 4
Мане множитеља низова су следеће,
- Велика потрошња енергије
- Више дигиталне капије што резултира великим површинама.
Примене 4 × 4 низа множитеља
Наведене су апликације множитеља низова,
- Множилац низа користи се за извођење рачунска операција , попут филтрирања, Фуријеове трансформације, кодирања слика.
- Рад велике брзине.
Дакле, ово је све о 4 × 4 множилац низа који је напредни мултипликатор заснован на принципу додавања и померања, перформансе се лако могу повећати употребом технике цевовода једноставном конструкцијом, иако користи више логичких капија где се то може применити помоћу Верилога. Ево питања: „Колико логичких улаза је потребно за дизајн множитеља низа 3 * 3?“.
