ضرب‌کننده و ضرب‌جمع‌کننده پیمانه 2n+1 برای پردازنده سیگنال دیجیتال

Authors

Abstract:

Nowadays, digital signal processors (DSPs) are appropriate choices for real-time image and video processing in embedded multimedia applications not only due to their superior signal processing performance, but also of the high levels of integration and very low-power consumption. Filtering which consists of multiple addition and multiplication operations, is one of the most fundamental operations of DSPs. Therefore, there is a need for an additional unit just after the multiplication unit in DSPs. By combining multiply and add units, new structure named MAC (Multiply and ACcumulate) unit is provided. Residue Number System (RNS) can improve speed and power consumption of arithmetic circuits as it offers parallel arithmetic operations on each moduli and confines carry propagation to each moduli. In order to improve the efficiency of the MAC unit, RNS could be utilized. RNS divides large numbers to smaller numbers, called residues, according to a moduli set and enables performing arithmetic operations on each moduli independently. The moduli set {2n-1,2n,2n+1} is the most famous among others because of its simple and efficient implementation. Among this moduli set, modulo 2n+1 circuits are the critical path due to (n+1)-bit wide data path despite other two modules which all have n-bit wide operands. In order to overcome the problem of (n+1) bits operands, three representations has been suggested: diminished-1, Signed-LSB and Stored-Unibit. Although different multipliers have been proposed for diminished-1 representation, no multiplication structure has been proposed for the last two ones. Modulo 2n+1 multipliers are divided into 3 categories depending on their inputs and outputs types: both operands use standard (weighted) representation; one input uses standard representation, while the other one utilizes diminished-1 representation; both inputs use diminished-1 representation. Although several multiply and add units have been proposed for the first 2 categories, no MAC unit is proposed for the multipliers of a third category which outperform multipliers of other categories. In this article at first, one modulo 2n+1 MAC unit for the third category is proposed and then for further improvement, pipeline and multi-voltage techniques are utilized. Pipeline structure enables a trade-off between power consumption and delay. Whenever high-performance with least delay is desirable, nominal supply voltage can be chosen (high performance mode) otherwise by reducing supply voltage to the amount at which pipeline circuit and normal circuit without pipeline would have the same performance, power consumption decreases significantly (low power mode). Simulations are performed in two phases. At first phase, proposed MAC unit without pipeline structure is described via VHDL code and synthesized with synopsys design vision tool. Results indicate that the proposed structure outperforms PDP (Power-Delay-Product) up to 39% compared to the state of the art MAC units. At second phase, CMOS transistor level implementation in two modes i.e. low power and high performance modes with Cadence Design Systems tool is provided. Simulation results indicate that at low power condition, proposed pipeline MAC unit yields to 71% power savings compared to existing circuits without declining efficiency. Furthermore, at high performance condition, however power consumption has increased, reducing delay up to 54% yields to 39% PDP savings for proposed pipeline MAC unit.  

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

بهبود کار‌ایی پردازنده سیگنال دستگاه حلزون شنوایی مصنوعی و ارائه روشی برای ارزیابی عملکرد آن

حلزون شنوایی مصنوعی دستگاهی الکترونیکی است که هم اکنون به منزلة راه حلی مناسب برای رفع نقص شنوایی در افراد ناشنوا به شمار می آید. این دستگاه با کنارگذاشتن بخش های معیوب سیستم شنوایی و انتقال مستقیم داده های صوتی به عصب های شنوایی باعث بازگشت نسبی شنوایی می شود. این دستگاه تاکنون باوجود پیشرفت های فراوان، هنوز کارایی ایده آلی ندارد و تلاش ها برای بهبود آن ادامه دارد. یکی از مهم ترین چالش ها در ا...

full text

طراحی و ساخت درایو کنترل کننده سرعت موتور القایی با روش V/f به کمک پردازنده سیگنال دیجیتال توسط کنترل کننده های هوشمند

  در این مقاله طراحی و ساخت کنترل سرعت موتور القایی سه فاز با روش V/f توسط کنترل کننده تناسبی- انتگرالی تنظیم شده با الگوریتم ژنتیک وکنترل کننده فازی در شرایط مختلف کاری مطرح می گردد و عملکرد این دو کنترل کننده در شرایط مختلف کاری، مانند تغییرات پله در سرعت مرجع یا در گشتاور بار به صورت عملی با هم مقایسه می شوند. پیاده­سازی کنترل­کننده ارایه شده در این مقاله، بر اساس پردازنده دیجیتال بوده و از ...

full text

طراحی پردازنده اصلاح خطا برای مبدل آنالوگ به دیجیتال خط لوله ای جهت دریافت سیگنال های عصبی

مبدل های آنالوگ به دیجیتال بخش ضروری سیستم هایی است که در آن ها پردازش سیگنال انجام می گیرد. در کاربردهایی همچون مخابرات بی سیم، بازشناسی تصویر و تجهیزات پزشکی نیاز به مبدل هایی است که علاوه بر دارا بودن تعداد بیت خروجی بالا بتوانند با سرعت مناسبی از سیگنال ورودی نمونه برداری کنند. برای پیاده سازی چنین مبدل هایی اغلب از ساختار خط لوله ای استفاده می گردد. مبدل های آنالوگ به دیجیتال خط لوله ای عل...

15 صفحه اول

سواد دیجیتال: راهکاری برای پوشش شکاف دیجیتال و پرورش شهروند دیجیتال

ورود به عصر فناوری و سیطرۀ اینترنت، از مصادیق فناوری اطلاعات و ارتباطات در دهه های اخیر، زندگی انسان عصر جدید را تحت تأثیر قرار داده است؛ اما بی شک تمامی نقاط جهان به یک میزان از امکانات فناورانه و دیجیتالی بهره مند نشده اند و این باعث ایجاد شکافی عمیق میان کشورهای برخوردار و محروم می شود؛ شکافی که با وجود سرمایه گذاری های عظیم و تلاش دولت ها برای رفع آن، همچنان گریبان گیر برخی مناطق جهان است. ...

full text

طراحی و ساخت مدار DSP کشف موقعیت روتور بدون سنسور یک موتور–ژنراتور رلوکتانس سوئیچی با استفاده از روش مدولاسیون دامنه در حالت موتوری

در این  مقاله برای راه‌اندازی و کنترل بدون سنسور موتور - ژنراتور رلوکتانس سوییچی با میدان کمکی در حالت موتوری روش جدیدی ارائه شده‌است. موتور و ژنراتور جدید ارائه‌شده از نوع 4 به 2 است که روتورهای آن ازنظر شکل هندسی متفاوت و دارای دولایه جداگانه است و در هر لایه از یک استاتور و روتور استفاده شده‌است. ایدۀ اصلی این‌گونه است که یک پالس سینوسی دامنه کم با فرکانس بالا به فاز تزریق می‌گردد و سپس از ج...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 15  issue 1

pages  127- 138

publication date 2018-06

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Keywords

No Keywords

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023