[发明专利]模乘法器

说明书

技术领域

本发明属于计算机和集成电路领域，具体涉及一种高速乘法器的设计。

背景技术

在介绍乘法器之前，先对余数系统(RNS，Residue Number Systems)做一说明。余数系统RNS是一种通过一组两两互质余数基的余数来描述数字的数值表征系统，由{m₁,m₂,…,m_L}组成的L个余数基，整数X，0≤X<M，其中M=m₁×m₂×…×m_L，在RNS系统中有唯一的表示方式为X={x₁,x₂,…,x_L}，其中，表示X对于模m_i的余数。在余数系统中两个操作数进行操作，操作符为Θ，可以定义为：

{z₁,z₂,…,z_L}={x₁,x₂,…,x_L}Θ{y₁,y₂,…,y_L}，其中这里，Θ可以是模加法，模减法或模乘法。在余数系统中这些算术运算都是并行执行的，而且处理的都是很小的余数而不是一个很大的数。模(2ⁿ+2^p-1)对于扩展余数系统的动态范围，以及各运算通道之间的平衡性都有非常重要的意义，乘法器作为运算通道的主要运算单元，因此对于模(2ⁿ+2^p-1)乘法器的研究是非常有意义的。

现有的模(2ⁿ+2^p-1)乘法器，一般还是采用传统的Booth编码＋Wallace（包含修正电路）＋模加法器（包含修正电路）的结构，这种模(2ⁿ+2^p-1)乘法器由于使用了多次修正，尤其是Wallace中多次的修正。具体为：现有的模(2ⁿ+2^p-1)乘法器采用Booth编码结构，会产生个部分积，而个部分积需要进行取模(2ⁿ+2^p-1)的修正处理，从而使得的部分积的数量进一步增加，在Wallace和模(2ⁿ+2^p-1)加法器中同样存在多次的对模(2ⁿ+2^p-1)的处理。因而现有的模(2ⁿ+2^p-1)乘法器耗费资源非常多，相应的也造成了运算速度非常低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的面向模(2ⁿ+2^p-1)乘法器耗费资源，速度较低的问题，提出了一种模(2ⁿ+2^p-1)乘法器。

本发明的技术方案是：一种模(2ⁿ+2^p-1)乘法器，包括：（n+1）位二进制乘法器，CSA（Carry Save Adder）树压缩器阵列，（n+2）位二进制加法器，模(2ⁿ+2^p-1)加法器。

设A和B为所述模(2ⁿ+2^p-1)乘法器的输入，共有（n+1）位，分别为[n:0]，Y为所述模(2ⁿ+2^p-1)乘法器的输出，共有（n+1）位，为[n:0]，其中，A[u:v]，B[u:v]和Y[u:v]分别表示A、B和Y的第v位到第u位对应的数，具体连接关系如下：

所述（n+1）位二进制乘法器的两个输入端分别用于输入所述模(2ⁿ+2^p-1)乘法器的两个输入A和B，所述n位二进制乘法器的输出为P，其中，P为2n+2位，具体为[2n+1:0]；

所述CSA树压缩器阵列的六个输入端分别用于输入所述（n+1）位二进制乘法器的输出P的对应位数据的组合P[n-1:0]、P[2n-1:n]、

和(2ⁿ-2^p+2-2^p+1-1)，其中，＃为连接符号，表示P的反，所述CSA树压缩器阵列的两个输出端分别为：当前位输出L[n+1:0]，进位输出H[n+1:0]；