[發明專利]一種定點乘累加器

有效

• 申請號: 201310176639.0
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103294446B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 肖偌舟;林玻;王東琳;王惠娟;張志偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06F7/57
• 分類號: G06F7/57
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于集成電路設計領域，尤其涉及一種多功能字并行的定點乘累加器。

背景技術

當今，多媒體播放、視頻會議、衛星導航等應用都需要實時完成數字信號處理任務，因此，針對這些應用的電子產品越來越多的采用數字信號處理器及其相關算法的解決方案。各種數字信號處理算法的重要子運算主要為傅立葉變換、相關、卷積等，而這些運算都可分解為大量的乘法、乘累加、復數乘加等運算。同時，不同應用領域有著不同位寬的數據運算需求。因而一個多粒度、并行度高、集成多種功能的高性能乘累加單元對提高數字信號處理的吞吐量有著非常重要的意義并且適用范圍廣泛。數字信號處理算法如視頻解碼，音頻解碼一般是實時的，對運算性能和數據吞吐量要求高。同時，數字信號領域的運算數據類型多，可以是實數或復數，數據位寬有8位寬、16位寬甚至32位寬等多種格式，并且可以是無符號數或有符號數。操作類型也繁多，可能是乘法、加法，或是乘累加，并且由于應用的實時性，對運算的速度有著較高的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種高性能多功能的乘累加器裝置，通過深入研究數字信號處理領域廣泛使用的運算和數據格式，分析其所需資源，采用巧妙的資源復用方式，以較小的代價實現多粒度、子字并行、多種功能的乘累加器。

本發明公開了一種定點乘累加器，其支持數據的累加、乘法、乘加和乘累加操作，其包括：

指令譯碼和數據分配單元，其用于對操作指令進行譯碼，并在譯碼結果為執行累加操作時將輸入數據輸出至數據準備單元，否則輸出至編碼壓縮單元；

X個編碼壓縮單元，其用于將輸入數據進行Booth編碼和Wallace樹壓縮，得到輸入數據的兩個壓縮結果；

X個第一加法器，其用于在數據位寬小于4N時，分別對每一個所述編碼壓縮單元輸出的兩個壓縮結果求和，得到輸入數據的乘法結果；其中，N為所述定點乘累加器所支持的最小位寬；

壓縮樹單元，其用于在數據位寬為4N時，對所述多個編碼壓縮單元輸出的壓縮結果進一步壓縮，得到兩個壓縮結果；

第二加法器，其用于對所述壓縮樹單元輸出的兩個壓縮結果進行求和，得到數據位寬為4N時的輸入數據的乘法結果；

第三加法器，其用于在復數操作時，根據第一加法器輸出的乘法結果計算復數乘法結果的實部和虛部；

數據準備單元，其用于在累加操作時，對輸入數據和用于累加的第三位數據擴展為可重構加法器能夠接受的數據位寬；在乘累加操作時，用于對第一加法器、第二加法器或第三加法器輸出的乘法結果和用于累加的第三位數據擴展為可重構加法器能夠接受的數據位寬；

可重構加法器，其用于將輸入的數據進行求和，得到最終的累加操作結果或者乘累加操作結果。

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

支持多種粒度的運算：支持4N、2N、N位寬的運算，低位寬的運算可以同時并行多個。

結構靈活：209和210兩個大的部分可以相互并行，即同時分別做乘法操作和加法/累加操作，充分利用了該微體系結構中的計算資源。

支持多種數據類型：有符號、無符號，整數、小數，實數、復數。數字信號處理領域的算法因而可以十分高效的在該裝置上實現。

計算精度高：累加器最高支持4M位寬的長度，并且流水寄存器用4M長度的保存中間結果，其中M大于2N，使得乘累加操作時，乘法結果可以精確的被保留。例如，在計算兩個100×100的矩陣乘法時，每個計算結果需要100次乘法，99次加法，假設前50個乘法結果是正數，后50個乘法結果是負數，最終結果相加是接近于0的數。使用傳統的乘法器和加法器分別計算，中間結果則會超出能保存的范圍，造成最終結果不準確。而使用該裝置，中間結果在裝置內部的長位寬寄存器內，并且加法位寬相應較長，因而可以保證最終結果的準確性。

附圖說明

圖1是本發明中定點乘累加器的結構框圖。

圖2是本發明中另一實施例中定點乘累加器的結構框圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。