可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器，屬于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加控制選擇器，從而能夠使得該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器能根據(jù)用戶的應(yīng)用要求，通過采取不同的配置方式實(shí)現(xiàn)乘、乘加、乘累加等運(yùn)算功能，從而實(shí)現(xiàn)不同位寬的運(yùn)算功能；同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加多個(gè)寄存器，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部級(jí)聯(lián)和流水結(jié)構(gòu)，在整個(gè)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中采用反饋信號(hào)的電性連接，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)高效的并行累加運(yùn)算，能夠滿足大容量數(shù)據(jù)、高速信號(hào)處理的應(yīng)用需求；同時(shí)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，運(yùn)算速度和效率大大提高，并且擴(kuò)展靈活，實(shí)現(xiàn)用戶可配置。
【專利說明】可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種乘累加器，尤其涉及一種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器。

【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字信號(hào)處理是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)，其作為當(dāng)今社會(huì)極為重要的技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用于各類工程【技術(shù)領(lǐng)域】。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其又稱為人工智能等新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)之一，其重要性及應(yīng)用的廣泛性不言而喻。
[0003]在系統(tǒng)應(yīng)用中，幾乎所有復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)都離不開乘累加運(yùn)算單元，如FIR、FFT、上下變頻等算法均可利用乘累加運(yùn)算單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。在可編程邏輯器件中，利用乘累加運(yùn)算單元來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理，在器件中乘累加運(yùn)算單元的速度、功耗、位寬等性能決定了對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理能力，是可編程邏輯器件中最基本、最核心的功能模塊之一。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)中的乘累加器通常不能實(shí)現(xiàn)不同位寬的運(yùn)算功能，即使現(xiàn)有的某些乘累加器能夠?qū)崿F(xiàn)不同位寬的運(yùn)算，這些乘累加器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜，且運(yùn)算速度和效率較低，從而不能滿足運(yùn)算的實(shí)時(shí)性需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)上述存在的問題，本實(shí)用新型提供一種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的乘累加器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜導(dǎo)致成本較大的問題，也克服現(xiàn)有技術(shù)中的乘累加器運(yùn)算速度和效率較低的問題，從而在保證實(shí)現(xiàn)不同位寬的運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)乘、乘加、乘累加等運(yùn)算功能，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，擴(kuò)展靈活，實(shí)現(xiàn)用戶可配置，并且運(yùn)算速度和效率也大大提高。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器，其中，包括:
[0008]一種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器，其特征在于，包括:
[0009]四個(gè)輸入寄存器，第一輸入寄存器、第二輸入寄存器和第四輸入寄存器的輸入端分別與第一數(shù)字輸入端、第二數(shù)字輸入端和第三數(shù)字輸入端電性連接，第三輸入寄存器的輸入端與進(jìn)位輸入端電性連接；
[0010]一個(gè)乘法器，且所述乘法器的輸入端與所述第一輸入寄存器和所述第二輸入寄存器的輸出端電性連接；
[0011]兩個(gè)部分積寄存器，且第一部分積寄存器和第二部分積寄存器的輸入端均與所述乘法器的輸出端電性連接；
[0012]四個(gè)多路復(fù)用選擇器，第一多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第一部分積寄存器的輸出端電性連接，第二多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第二部分積寄存器的輸出端電性連接，第三多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第三輸入寄存器的輸出端電性連接，第四多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第四輸入寄存器的輸出端電性連接，同時(shí)，所述第一多路復(fù)用選擇器、所述第二多路復(fù)用選擇器、所述第三多路復(fù)用選擇器和所述第四多路復(fù)用選擇器的第二輸入端均配置為“O”輸入；
[0013]一個(gè)控制選擇器，且所述控制選擇器的輸出端均連接于所述第一多路復(fù)用選擇器、所述第二多路復(fù)用選擇器、所述第三多路復(fù)用選擇器和所述第四多路復(fù)用選擇器的控制端；
[0014]一個(gè)加法器，所述加法器的四個(gè)輸入端分別與所述第一多路復(fù)用選擇器、所述第二多路復(fù)用選擇器、所述第三多路復(fù)用選擇器和所述第四多路復(fù)用選擇器的輸出端電性連接；
[0015]兩個(gè)輸出寄存器，第一輸出寄存器的輸入端與所述加法器的進(jìn)位輸出端電性連接，第二輸出寄存器的輸入端與所述加法器的結(jié)果輸出端電性連接，所述第一輸出寄存器的輸出端還電性連接于所述第三多路復(fù)用選擇器的第三輸入端，所述第二輸出寄存器的輸出端還電性連接于所述第四多路復(fù)用選擇器的第三輸入端。
[0016]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或者有益效果:
[0017]本實(shí)用新型提供的一種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加控制選擇器，從而能夠使得該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器能根據(jù)用戶的應(yīng)用要求，通過采取不同的配置方式實(shí)現(xiàn)乘、乘加、乘累加等運(yùn)算功能，從而實(shí)現(xiàn)不同位寬的運(yùn)算功能；同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加多個(gè)寄存器，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部級(jí)聯(lián)和流水結(jié)構(gòu)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的乘累加器運(yùn)算速度和效率較低的問題；另外，在整個(gè)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中采用反饋信號(hào)的電性連接，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)高效的并行累加運(yùn)算，能夠滿足大容量數(shù)據(jù)、高速信號(hào)處理的應(yīng)用需求；并且該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的乘累加器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜導(dǎo)致成本較大的問題；所以，本實(shí)用新型提供的可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器一方面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為緊湊，另一方面，運(yùn)算速度和效率大大提高，并且擴(kuò)展靈活，實(shí)現(xiàn)用戶可配置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器的簡(jiǎn)化示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的應(yīng)用可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器級(jí)聯(lián)后的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但是不作為本實(shí)用新型的限定。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；如圖所示，本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器包括:四個(gè)輸入寄存器，用于寄存輸入的數(shù)據(jù)，其中，第一輸入寄存器Regll、第二輸入寄存器Regl2和第四輸入寄存器Regl4的輸入端分別與第一數(shù)字輸入端Dl、第二數(shù)字輸入端D2和第三數(shù)字輸入端D3電性連接，第三輸入寄存器Regl3的輸入端與進(jìn)位輸入端CARRYIN電性連接；
[0025]—個(gè)乘法器MULT,該乘法器MULT的輸入端與第一輸入寄存器Regll和第二輸入寄存器Regl2的輸出端電性連接，該乘法器MULT用于對(duì)第一輸入寄存器Regll和第二輸入寄存器Regl2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法操作；
[0026]兩個(gè)部分積寄存器，第一部分積寄存器Reg21和第二部分積寄存器Reg22的輸入端均與乘法器MULT的輸出端電性連接，該兩個(gè)部分積寄存器用于寄存乘法器的輸出數(shù)據(jù)；
[0027]四個(gè)多路復(fù)用選擇器，第一多路復(fù)用選擇器MUXl的第一輸入端與第一部分積寄存器Reg21的輸出端電性連接，第二多路復(fù)用選擇器MUX2的第一輸入端與第二部分積寄存器Reg22的輸出端電性連接，第三多路復(fù)用選擇器MUX3的第一輸入端與第三輸入寄存器Regl3的輸出端電性連接，第四多路復(fù)用選擇器MUX4的第一輸入端與第四輸入寄存器Regl4的輸出端電性連接，同時(shí)，第一多路復(fù)用選擇器MUX1、第二多路復(fù)用選擇器MUX2、第三多路復(fù)用選擇器MUX3和第四多路復(fù)用選擇器MUX4的第二輸入端均配置為“O”輸入，多路復(fù)用選擇器的作用在于選擇其輸入端數(shù)據(jù)中的一個(gè)作為其輸出；
[0028]一個(gè)控制選擇器SEL，控制選擇器SEL的輸出端均連接于第一多路復(fù)用選擇器MUX1、第二多路復(fù)用選擇器MUX2、第三多路復(fù)用選擇器MUX3和第四多路復(fù)用選擇器MUX4的控制端，用于控制選擇四個(gè)多路復(fù)用選擇器中的一個(gè)；
[0029]一個(gè)加法器ADDER，加法器ADDER的四個(gè)輸入端分別與第一多路復(fù)用選擇器MUXl、第二多路復(fù)用選擇器MUX2、第三多路復(fù)用選擇器MUX3和第四多路復(fù)用選擇器MUX4的輸出端電性連接，用于進(jìn)行加法操作；
[0030]兩個(gè)輸出寄存器，用于寄存加法操作后的數(shù)據(jù)，其中，第一輸出寄存器Reg31的輸入端與加法器ADDER的進(jìn)位輸出端CARRYOUT電性連接，第二輸出寄存器Reg32的輸入端與加法器ADDER的結(jié)果輸出端Q電性連接,第一輸出寄存器Reg31的輸出端還電性連接于第三多路復(fù)用選擇器MUX3的第三輸入端，第二輸出寄存器Reg32的輸出端還電性連接于第四多路復(fù)用選擇器MUX4的第三輸入端。
[0031]該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器可根據(jù)應(yīng)用需求，可實(shí)現(xiàn)不同位寬的運(yùn)算功能，如:D1位寬為“X”、D2位寬為“Y”、D3位寬為“X+Y”，輸出結(jié)果Q位寬為“Z”，且Z ^ X+Y,可實(shí)現(xiàn)“X”位寬與“Y”位寬乘的結(jié)構(gòu)，得到“Z”位寬的輸出結(jié)果。
[0032]該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器的結(jié)構(gòu)中含有輸入寄存器、部分積寄存器、輸出寄存器，可實(shí)現(xiàn)三級(jí)的流水，能提高運(yùn)算速度和效率。
[0033]該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器由用戶配置選擇不同的SEL值，可實(shí)現(xiàn)靈活的運(yùn)算功能，用戶配置SEL值及實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算功能如下表所示。
[0034]
SEL[5: 0]
SEL[5: SEL[3:運(yùn)算功能

SEL[1] SE L [0]
4]2]
[0035]
選擇控選擇控選擇控選擇控制 M U X 4 制 M U X 3 制 M U X 2 制 M U X I
(H)(H)IIQ = D I XD 2
1100IIQ = D I XD 2 + D 3



Q = DlX
1111II




D 2 + D 3 + C A RRY IN
101IIQ 1+rD I XD 2+ Q.0§OOQt^
[0036]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器的簡(jiǎn)化示意圖；如圖所示，該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器可簡(jiǎn)化示意為輸入Dl、D2、D3、SEL、CARRYIN,輸出 Q、CARRYOUT ο
[0037]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的應(yīng)用可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器級(jí)聯(lián)后的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖所示，多個(gè)可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)高效的并行乘累加運(yùn)算，運(yùn)算功能為:？￡?2?在該級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)中，SEL選擇“111111”，第

L = DO
一級(jí)CARRYIN為“0”，D3為“0”，Dl、D2連接數(shù)據(jù)輸入；Q與下一級(jí)的D3連接，CARRYOUT與下一級(jí)的CARRYIN連接；D1的位寬為“X”，D2的位寬為“Y”，Q的位寬為“Z”，可擴(kuò)展級(jí)聯(lián)的級(jí)數(shù)為“j”，且j ( Z-X-Y。
[0038]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的一種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加控制選擇器，從而能夠使得該可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器能根據(jù)用戶的應(yīng)用要求，通過采取不同的配置方式實(shí)現(xiàn)乘、乘加、乘累加等運(yùn)算功能，從而實(shí)現(xiàn)不同位寬的運(yùn)算功能；同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加多個(gè)寄存器，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部級(jí)聯(lián)和流水結(jié)構(gòu)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的乘累加器運(yùn)算速度和效率較低的問題；另外，在整個(gè)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中采用反饋信號(hào)的電性連接，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)高效的并行累加運(yùn)算，能夠滿足大容量數(shù)據(jù)、高速信號(hào)處理的應(yīng)用需求；并且該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的乘累加器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜導(dǎo)致成本較大的問題；所以，本實(shí)用新型提供的可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器一方面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為緊湊，另一方面，運(yùn)算速度和效率大大提高，并且擴(kuò)展靈活，實(shí)現(xiàn)用戶可配置。
[0039]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)所述變化例，在此不予贅述。這樣的變化例并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。
[0040] 以上對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化以及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可配置可擴(kuò)展的流水線乘累加器，其特征在于，包括: 四個(gè)輸入寄存器，第一輸入寄存器、第二輸入寄存器和第四輸入寄存器的輸入端分別與第一數(shù)字輸入端、第二數(shù)字輸入端和第三數(shù)字輸入端電性連接，第三輸入寄存器的輸入端與進(jìn)位輸入端電性連接； 一個(gè)乘法器，且所述乘法器的輸入端與所述第一輸入寄存器和所述第二輸入寄存器的輸出端電性連接； 兩個(gè)部分積寄存器，且第一部分積寄存器和第二部分積寄存器的輸入端均與所述乘法器的輸出端電性連接； 四個(gè)多路復(fù)用選擇器，第一多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第一部分積寄存器的輸出端電性連接，第二多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第二部分積寄存器的輸出端電性連接，第三多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第三輸入寄存器的輸出端電性連接，第四多路復(fù)用選擇器的第一輸入端與所述第四輸入寄存器的輸出端電性連接，同時(shí)，所述第一多路復(fù)用選擇器、所述第二多路復(fù)用選擇器、所述第三多路復(fù)用選擇器和所述第四多路復(fù)用選擇器的第二輸入端均配置為“O”輸入； 一個(gè)控制選擇器，且所述控制選擇器的輸出端均連接于所述第一多路復(fù)用選擇器、所述第二多路復(fù)用選擇器、所述第三多路復(fù)用選擇器和所述第四多路復(fù)用選擇器的控制端；一個(gè)加法器，所述加法器的四個(gè)輸入端分別與所述第一多路復(fù)用選擇器、所述第二多路復(fù)用選擇器、所述第三多路復(fù)用選擇器和所述第四多路復(fù)用選擇器的輸出端電性連接；兩個(gè)輸出寄存器，第一輸出寄存器的輸入端與所述加法器的進(jìn)位輸出端電性連接，第二輸出寄存器的輸入端與所述加法器的結(jié)果輸出端電性連接，所述第一輸出寄存器的輸出端還電性連接于所述第三多路復(fù)用選擇器的第三輸入端，所述第二輸出寄存器的輸出端還電性連接于所述第四多路復(fù)用選擇器的第三輸入端。
【文檔編號(hào)】G06F7/533GK203966104SQ201420410052
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】胡凱, 馮盛, 萬(wàn)清, 閆華, 劉瑛 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所