簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳健民
Chien-Min Chen
論文名稱: 低面積(2n ± 1)餘數系統乘法器
Small Area(2n ± 1)RNS Multipliers
指導教授: 張慶元
Tsin-Tuan Chang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 產業研發碩士積體電路設計專班
Industrial Technology R&D Master Program on IC Design
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 49
中文關鍵詞: 餘數系統
外文關鍵詞: RNS
相關次數: 點閱:2下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 在現今資訊發達的時代,資訊安全、通訊安全非常重要,餘數系統(residue number system簡稱RNS)常常用來運用在數位訊號處理器(digital signal processor 簡稱DSP),在資訊安全方面也常用在密碼系統(cryptosystem)。
    2n+1餘數乘法器、2n餘數乘法器和2n-1餘數乘法器為最常用到的餘數系統,大多其它研究,針對面積跟速度做比較,現今大多架構都是原自其架構。
    近來有企業發展出一百美金低價電腦,如果要構成低價電腦主要原因是要面積低使其成本下降,至於速度為次要考量,而我們這篇論文也是想要其面積跟成本降低,所以我們想到用漣漪式餘數系統(ripple residue number system),這樣可以降低其面積跟成本,其可降低原因是我們沒有用餘數前瞻進位加法器(The modulo carry lookahead adder簡稱MCLA),如果用餘數前瞻進位加法器會多增加其邏輯閘來算其進位,所以他的面積跟成本會比較高,根據於此提出我們這篇論文架構。
    在本篇論文先描述餘數系統如何計算,再來介紹以前的論文架構,這篇1995年論文有提出2n+1餘數乘法器和2n-1餘數乘法器,其中它設計餘數前瞻進位加法器(The modulo CLA-adder簡稱MCLA)觀念是來自進位先做的想法,再加上其乘法器做成餘數乘法器為大多數論文餘數系統架構的主軸,所以我們改良此篇,化簡加法器(Ripple full adder簡稱RFA)及設計加減法器(Full adder and full subtractor簡稱RFAS) ,最後完成漣漪式餘數系統。
    我們使用Synopsys公司所發展的design compiler作為合成工具,由模擬結果可知我們面積大約可節省17%,功率消耗大約可節省11%,且速度並沒有增加。


    摘要 i 誌謝 ii 目錄 iii 表目錄 v 圖目錄 vi 第一章 緒論 1.1 研究動機及問題描述 1.2 100美元電腦 1.3 論文架構 第二章 基本理論與先前工作 2.1餘數乘法器的計算 2.2以前的論文架構 2.1.1 MCLA(The modulo CLA-adder簡稱MCLA) 2.1.2 modulo multiplier 2.2加法器的實現 2.3加減法器的實現 第三章 改良式(2n ± 1)RNS乘法器 3.1全加法器和全加減法器 3.2漣漪式RNS乘法器(Ripple residue number system multiplier) 第四章 實驗結果 4.1效能比較 4.2理論值比較 4.3 FPGA 第五章 結論 參考文獻 附錄 表目錄 表2.1 全加器真值表 表2.2 加減法器的真值表 表3.1 及閘與或閘真值表 表3.2 漣漪式全加減法器進位卡諾圖 表3.3 全加減法器的比較 表3.4 全加法器的比較 表4.1 4位元餘數乘法器比較 表4.2 8位元餘數乘法器比較 表4.3 16位元餘數乘法器比較 表4.4 32位元餘數乘法器比較 圖目錄 圖1.1 [4]中主要簡略架構 圖1.2 100美元電腦[6] 圖1.3 100美元電腦之隨身攜帶功能示意圖[6] 圖1.4 100美元電腦之手寫功能示意圖[6] 圖1.5 電子書功能[6] 圖2.1 4-bit MCLA[4] 圖2.2 4-bit 餘數乘法器[4] 圖2.3 一般全加器 圖2.4 多工式全加器 圖2.5 一般加減器 圖3.1漣漪式全加法器(Full ripple adder簡稱FRA) 圖3.2漣漪式全加減法器(Ripple full adder and full subtractor簡稱RFAS) 圖3.3 (a)及閘電晶體架構(b)反及閘電晶體架構 圖3.4積體電路之漣漪式全加減法器 圖3.5所提漣漪式RNS乘法器(Proposed ripple residue number system multiplier) 圖3.6所提沒使用多工器漣漪式RNS乘法器(Proposed ripple residue number system multiplier without mux) 圖4.1面積趨勢曲線圖 圖4.2延遲時間趨勢曲線圖 圖4.3功率消耗趨勢曲線圖 圖4.4面積評估曲線圖 圖4.5面積及延遲時間平方成積趨勢曲線圖 圖4.6延遲時間及功率消耗乘積趨勢曲線圖 圖4.7 FPGA

    [1] C. Efstathiou and H.T. Vergos. “Modified Booth Modulo (2n-1) Multiplier”, IEEE Trans. Comput, Vol. 53 pp 370 - 374, 2004.
    [2] C.-F. Ku, “Modified(2n ± 1)RNS Multipliers”, MS Thesis, RDIC, National Tsing Hua University, 2007.
    [3] Y. T. Pai, Y. K. Chen, “The fastest carry lookahead adder,” Proc. IEEE Int’l Workshop on Electronic Design, Test and Applications, pp. 434-436, 2004.
    [4] A. S. Ashur, M. K. Ibrahim, A. Aggon, “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.
    [5] J. McClellan, “Hardware realization of Fermat number transform”, IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Processing, Vol. 24, pp. 216-217.No. 3, June 1976.
    [6] C. Efstathiou Vergos, H.T., Dimitrakopoulos G. and Nikolos. D., “Efficient Diminished-1 Modulo 2n + 1 Multipliers”, IEEE Trans. Comput, Vol 54, pp 491 - 496, 2005.
    [7]Z. Wang, G.A. Jullien and W.C. Miller, “An Algorithm for Multiplication Modulo (2N-1)” Signals, Systems and Computers, Vol 2, pp 956 - 960, Nov. 1995.
    [8]Bin Chen, http://chinese.engadget.com/2005/12/26/cn-engadget-com -100-usd-laptop-roudup, Dec, 1995.
    [9] http://wiki.laptop.org/go/Main_Page, April 2007.
    [10] I. Koren, Computer Arithmetic Algorithm, Prentice-Hall, NY, 1993.
    [11] K. Hwang, Computer Arithmetic: Principles, Architecture, and Design, John Wiley & Sons, NY, 1979.

    [12] T. Y. Chang, J. R. Huang, H. Y. Lo, P. S. Wang, and K. Yang, “The On-the-fly Circuits That Can Be Applied to Array Multiplier and Fast Gray Code Adder” Proc. 43rd IEEE Midwest Symp. on Circuits and Systems, Lansing MI, vol.1 pp342 - 345, Aug ,2000.
    [13] C. Y. Huang, “Carry Through-Modified Carry Look-ahead Adder”, MS Thesis, RDIC, National Tsing Hua University, 2007.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE