[发明专利]一种近似4-2压缩器及近似乘法器

说明书

一种近似4‑2压缩器及近似乘法器，属于集成电路技术领域。近似4‑2压缩器包括第一或门、第二或门、第三或门、第一与门、第二与门和第三与门，第一或门和第一与门的第一输入端作为近似4‑2压缩器的第一输入端，它们的第二输入端连作为近似4‑2压缩器的第二输入端，它们的输出端连接第三与门的两个输入端；第二或门和第二与门的第一输入端作为近似4‑2压缩器的第三输入端，它们的第二输入端作为近似4‑2压缩器的第四输入端；第三或门的输入端分别连接第一与门、第二与门和第三与门的输出端，其输出端作为近似4‑2压缩器的输出端。近似乘法器的近似压缩模块采用本发明提出的近似4‑2压缩器，并辅以误差矫正单元，具有高精度、低功耗和低延迟的特点。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种近似4-2压缩器，以及一种基于该近似4-2压缩器设计的近似乘法器。

背景技术

现代计算机体系中绝大多数的运算单元是由高精度和高可靠度的数字集成电路构成的，但是在现在的许多应用中，如多媒体处理、图像处理、神经网络、物联网等，在存在一定的误差的情况下，系统仍然可以得到有意义的运算结果。所以精确计算单元对这样的运算电路而言，就显得不那么的适合和有效。由此，近似计算应运而生。近似电路牺牲了一定程度的精度，来减少电路的复杂度，降低电路延迟和功耗。集成电路发展至今，在纳米级规模的数字信号处理电路中，功耗和性能的折衷是电路设计者要面对的一个巨大难题，而近似计算在某些方向上提供了一个极具吸引力的解决方案。

乘法器一直是许多应用电路的基本运算单元，其使用的普遍性和高频性决定了它对电路的延迟、功耗、面积的巨大影响。常见的树形乘法器通常由三部分组成：部分积产生模块；使用半加器、全加器、4-2压缩器等压缩单元构成的树形部分积压缩模块；快速的进位传播加法器模块。传统的精确乘法器输出结果完全正确，但是其电路消耗了大量的硬件资源，且具有较高的延迟和功耗。精度的完美却耗费了大量的资源。而这在某些可以容忍一定误差的应用场景中，是不值得的。

而对并行乘法器而言，其近似优化空间最大的部分为部分积压缩模块，而4-2压缩器为目前最常用的压缩器模块，采用4-2压缩器来对部分积进行压缩树的安排相对而言具有较高的压缩效率，且硬件消耗也可以接受。所以对于部分积压缩模块的近似的研究也主要放在了对近似4-2压缩器的研究上，即如何得到一个压缩效率、误差性能、硬件消耗等多方面综合性能更好的压缩器。

发明内容

针对上述传统的精确乘法器和4-2压缩器在功耗、面积和延迟等方面存在的问题，本发明提出一种近似4-2压缩器，相对于传统4-2压缩器而言利用更少的器件实现更低的功耗和延迟；而由于在对乘法器的优化当中，树形部分积压缩模块在面积、延迟和功耗方面占据最大的比例，所以优化乘法器的树形部分积压缩模块是至关重要的，对它的优化空间也是最大的，因此将本发明提出的近似4-2压缩器应用于乘法器的近似压缩树模块，并辅以一个简单的误差矫正单元，得到了一个具有相对高精确度的近似乘法器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种近似4-2压缩器，包括二输入的第一或门、第二或门、第一与门、第二与门和第三与门以及三输入的第三或门，

第一或门的第一输入端连接第一与门的第一输入端并作为所述近似4-2压缩器的第一输入端，其第二输入端连接第一与门的第二输入端并作为所述近似4-2压缩器的第二输入端，其输出端连接第三与门的第一输入端；

第二或门的第一输入端连接第二与门的第一输入端并作为所述近似4-2压缩器的第三输入端，其第二输入端连接第二与门的第二输入端并作为所述近似4-2压缩器的第四输入端，其输出端连接第三与门的第二输入端；

第三或门的三个输入端分别连接第一与门、第二与门和第三与门的输出端，其输出端作为所述近似4-2压缩器的输出端。

一种近似乘法器，包括部分积产生模块、部分积压缩模块和进位传播加法器，