Reduced-area constant-coefficient and multiple-constant multipliers para Xilinx FPGAs con LUTs de 6 entradas
Autores: Walters, E. George
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Reduced-area constant-coefficient and multiple-constant multipliers para Xilinx FPGAs con LUTs de 6 entradas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Constante
KCMs
Pre-cómputo
Coeficientes
LUTs
Multiplicación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La multiplicación por una constante es una operación común para muchas aplicaciones de procesamiento de señales, imágenes y videos que se implementan en matrices de compuertas programables en campo (FPGAs). Los multiplicadores de coeficientes constantes (KCMs) a menudo se implementan en el tejido lógico utilizando tablas de búsqueda (LUTs), reservando multiplicadores duros incrustados para multiplicaciones de propósito general. Este documento describe un circuito de adición de dos operandos de un trabajo anterior y muestra cómo se puede usar para generar y sumar productos parciales precalculados para implementar KCMs. También se presenta un método novedoso para precalcular productos parciales para KCMs con una constante negativa. Estos KCMs se extienden luego para tener de dos a ocho coeficientes que pueden ser seleccionados por una señal de control en tiempo de ejecución para implementar multiplicaciones de constantes múltiples multiplexadas en el tiempo. Los resultados de síntesis muestran que los KCMs en serie propuestos utilizan un 27.4% menos de LUTs en promedio y tienen un producto de retraso de LUT mediano que es un 12% más bajo que los KCMs de LogiCORE IP comparables. Los KCMs en serie propuestos con dos a ocho coeficientes seleccionables utilizan un 46% a 70% menos de LUTs que la mejor alternativa basada en LogiCORE IP y la mayoría son más rápidos que usar un multiplicador de LogiCORE IP con una función de búsqueda de coeficientes. También superan al estado del arte en la literatura, utilizando un 22% a 57% menos de slices que los diseños de fusión de gráficos de sumador en serie más pequeños (PAG) y operan un 7% a 30% más rápido que los diseños de fusión de PAG más rápidos para el mismo tamaño de operando y número de coeficientes seleccionables. Para KCMs y KCMs con coeficientes seleccionables de un tamaño de operando dado, la ubicación y enrutamiento de LUTs permanece igual para todos los valores constantes positivos y negativos, lo cual es ventajoso para la reconfiguración parcial en tiempo de ejecución.
Descripción
La multiplicación por una constante es una operación común para muchas aplicaciones de procesamiento de señales, imágenes y videos que se implementan en matrices de compuertas programables en campo (FPGAs). Los multiplicadores de coeficientes constantes (KCMs) a menudo se implementan en el tejido lógico utilizando tablas de búsqueda (LUTs), reservando multiplicadores duros incrustados para multiplicaciones de propósito general. Este documento describe un circuito de adición de dos operandos de un trabajo anterior y muestra cómo se puede usar para generar y sumar productos parciales precalculados para implementar KCMs. También se presenta un método novedoso para precalcular productos parciales para KCMs con una constante negativa. Estos KCMs se extienden luego para tener de dos a ocho coeficientes que pueden ser seleccionados por una señal de control en tiempo de ejecución para implementar multiplicaciones de constantes múltiples multiplexadas en el tiempo. Los resultados de síntesis muestran que los KCMs en serie propuestos utilizan un 27.4% menos de LUTs en promedio y tienen un producto de retraso de LUT mediano que es un 12% más bajo que los KCMs de LogiCORE IP comparables. Los KCMs en serie propuestos con dos a ocho coeficientes seleccionables utilizan un 46% a 70% menos de LUTs que la mejor alternativa basada en LogiCORE IP y la mayoría son más rápidos que usar un multiplicador de LogiCORE IP con una función de búsqueda de coeficientes. También superan al estado del arte en la literatura, utilizando un 22% a 57% menos de slices que los diseños de fusión de gráficos de sumador en serie más pequeños (PAG) y operan un 7% a 30% más rápido que los diseños de fusión de PAG más rápidos para el mismo tamaño de operando y número de coeficientes seleccionables. Para KCMs y KCMs con coeficientes seleccionables de un tamaño de operando dado, la ubicación y enrutamiento de LUTs permanece igual para todos los valores constantes positivos y negativos, lo cual es ventajoso para la reconfiguración parcial en tiempo de ejecución.