研究生: |
楊宇博 Yu-Po Yang |
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論文名稱: |
低成本(2n±1)餘數系統乘法器 A Low Cost Modulo (2n±1) RNS Multiplier |
指導教授: |
張慶元
Tsing-Yuan Chang 羅浩榮 Ho-Yung Lo |
口試委員: | |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
電機資訊學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering |
論文出版年: | 2007 |
畢業學年度: | 95 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 41 |
中文關鍵詞: | 餘數系統 、乘法器 |
外文關鍵詞: | RNS, multiplier, modulo |
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模數(2n – 1)和(2n + 1)是數位訊號處理(digital signal processor)中的餘數系統(residue number system)和密碼系統(cryptosystem)以及編、解碼系統中的使用頻率甚高,而以此模數為基礎的餘數系統乘法器(RNS multiplier)在數位系統中,使用上也相當的廣泛。在過去的文獻中便提出將(2n – 1)和(2n + 1)餘數乘法器合併,並且使用餘數乘法器再撘配上前看式進位加法器(carry look-ahead adder),來實現(2n ± 1)餘數系統乘法器,單一電路中擁有兩種運算能力,藉此來節省硬體成本,另有人將自我對偶的特性套用至餘數乘法器來節省電路面積,然而仍然有許多能夠加以改善的空間。
在本篇論文中,除了沿用文獻中所提出之理論與方法,並觀察其電路上之特性,與演算法中限制輸入部分綜合考量,進而將電路做進一步的化簡,實驗用TSMC 0.18μm製程配合Synopsys公司所提供的Design Compiler來進行模擬,並且對面積作最佳化來取得所有模擬數據,電路面積、延遲時間、功率消耗皆能利用所提方法而得到改善,一些對於電路成本具有指標性的數據面積與延遲時間平方的積(AT2)以及延遲時間與電路功率消耗的乘積(Delay-Power)也能夠有大幅的改善,以4-bit為例,可改善面積16.64%,時間延遲節省14.36%,功率消耗減少25.35%,AT2以及Delay-Power分別節省38.87%與36.70%,最後,所提低成本(2n ± 1)餘數系統乘法器,使用Xilinx公司所提供之FPGA電路板實現硬體驗證,經驗證過後確認函數無誤。
[1] A.S. Ashur, M.K. Ibrahim, A. Aggoun, ”Novel RNS structures for the moduli set (2n - 1, 2n, 2n + 1) and their application to digital filter implementation,” Signal Processing, vol. 46, pp. 331-343, Oct, 1995.
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[8] C.F. Ku, “Modified(2n ± 1)RNS Multipliers,” RDIC of National Tsing Hua University, Jan 2007.