Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.46
no.12
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pp.36-42
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2009
This paper proposes the high-performance pipeline architecture for modified Booth multipliers. The proposed multiplier circuits are based on modified Booth algorithm and pipeline architecture which are the most widely used techniques to accelerate the multiplication speed. In order to implement the optimally pipelined multipliers, many kinds of experiments have been conducted. The experimental results show that the speed improvement gain exceeds the area penalty and this trend is manifested as the number of pipeline stages increases. It is also important to insert the pipeline registers at the proper positions. We described the proposed modified Booth multiplier circuits in Verilog HDL and synthesized the gate-level circuits using 0.13um standard cell library. The resultant multiplier circuits show better performance than others. Since they operate at GHz ranges, they can be used in the application systems requiring extremely high performance such as optical communication systems.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.42
no.10
s.340
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pp.29-34
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2005
The maximum quantization error has serious effect on the performance of fixed-width multipliers that receive W-bit inputs and produce W-bit products. In this paper, we analyze the error bound of fixed-width modified Booth multipliers. Then, the estimation method for the number of additional columns for fixed-width multipliers is proposed to limit the maximum quantization error within a desired bound. In addition, it is shown that our methodology can be extended to reduced-width multipliers. By simulations, it is shown that the proposed error analysis method is useful to the practical design of fixed-width modified Booth multipliers.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.2C
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pp.298-305
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2004
This paper presents an error compensation method for a fixed-width modified Booth multiplier that receives a W-bit input and produces a W-bit product. To efficiently compensate for the quantization error, Booth encoder outputs (not multiplier coefficients) are used for the generation of error compensation bias. The truncated bits are divided into two groups depending upon their effects on the quantization error. Then, different error compensation methods are applied to each group. By simulations, it is shown that quantization error can be reduced up to 50% by the proposed error compensation method compared with the existing method with approximately the same hardware overhead in the bias generation circuit. It is also shown that the proposed method leads to up to 40% reduction in area and power consumption of a multiplier compared with the ideal multiplier.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.40
no.12
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pp.72-79
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2003
This paper proposes a 32${\times}$32 Modified Booth multiplier using CMOS multiple-valued logic circuits. The multiplier based on the radix-4 algorithm is designed with current mode CMOS quaternary logic circuits. Designed multiplier is reduced the transistor count by 67.1% and 37.3%, compared with that of the voltage mode binary multiplier and the previous multiple-valued logic multiplier, respectively. The multiplier is designed with a 0.35${\mu}{\textrm}{m}$ standard CMOS technology at a 3.3V supply voltage and unit current 10$mutextrm{A}$, and verified by HSPICE. The multiplier has 5.9㎱ of propagation delay time and 16.9mW of power dissipation. The performance is comparable to that of the fastest binary multiplier reported.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.2
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pp.409-416
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2024
With the expansion of floating-point operation requirements for fast high-speed data signal processing and logic operations, the speed of the floating-point operation unit is the key to affect system operation. This paper studies the performance characteristics of different floating-point multiplier schemes, completes partial product compression in the form of carry and sum, and then uses a carry look-ahead adder to obtain the result. Intel Quartus II CAD tool is used for describing Verilog HDL and evaluating performance results of the floating point multipliers. Floating point multipliers are analyzed and compared based on area, speed, and power consumption. The FMAX of modified Booth encoding with Wallace tree is 33.96 Mhz, which is 2.04 times faster than the booth encoding, 1.62 times faster than the modified booth encoding, 1.04 times faster than the booth encoding with wallace tree. Furthermore, compared to modified booth encoding, the area of modified booth encoding with wallace tree is reduced by 24.88%, and power consumption of that is reduced by 2.5%.
This paper proposes a $64{\times}64$ Modified Booth multiplier using CMOS multi-valued logic circuits. The multiplier based on the radix-4 algorithm is designed with current mode CMOS quaternary logic circuits. Designed multiplier is reduced the transistor count by 64.4% compared with the voltage mode binary multiplier. The multiplier is designed with Samsung $0.35{\mu}m$ standard CMOS process at a 3.3V supply voltage and unit current $5{\mu}m$. The validity and effectiveness are verified through the HSPICE simulation. The voltage mode binary multiplier is achieved the occupied area of $7.5{\times}9.4mm^2$, the maximum propagation delay time of 9.8ns and the average power consumption of 45.2mW. This multiplier is achieved the maximum propagation delay time of 11.9ns and the average power consumption of 49.7mW. The designed multiplier is reduced the occupied area by 42.5% compared with the voltage mode binary multiplier.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.46
no.9
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pp.33-38
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2009
The group CSD (GCSD) multiplier was recently proposed based on the variation of canonic signed digit (CSD) encoding and partial product sharing. This multiplier provides an efficient design when the multiplications are performed only with a few predetermined coefficients (e.g., FFT). In many DSP applications such as FFT, the (2W-1)-bit product obtained from W-bit multiplicand and W-bit multiplier is quantized to W-bits by eliminating the (W-1) least-significant bits. This paper presents an error compensation method for a fixed-width GCSD multiplier that receives a W-bit input and produces a W-bit product. To efficiently compensate for the quantization error, the encoded signals from the GCSD multiplier are used for the generation of error compensation bias. By Synopsys simulations, it is shown that the proposed method leads to up to 84% reduction in power consumption and up to 79% reduction in area compared with the fixed-width modified Booth multiplier.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.6
no.2
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pp.199-205
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2011
This paper presents a QR decomposition processor by exploiting Givens rotation for the GDFE (Generalized Decision Feedback Equalizer). A Givens rotation consists of phase extraction, sine/cosine generation and angle rotation parts. Combining two-stage method (coarse and fine stage) and the fixed-width modified-Booth multiplier, we design an efficient QR decomposition processor. By simulations, it is shown that the proposed QR decomposition processor can be a feasible solution for GDFE.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.40
no.6
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pp.447-458
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2003
A high speed multiplier is essential basic building block for digital signal processors today. Typically iterative algorithms in Signal processing applications are realized which need a large number of multiply, add and accumulate operations. This paper describes a macro block of a parallel structured multiplier which has adopted a 32$\times$32-b regularly structured tree (RST). To improve the speed of the tree part, modified partial product generation method has been devised at architecture level. This reduces the 4 levels of compression stage to 3 levels, and propagation delay in Wallace tree structure by utilizing 4-2 compressor as well. Furthermore, this enables tree part to be combined with four modular block to construct a CSA tree (carry save adder tree). Therefore, combined with four modular block to construct a CSA tree (carry save adder tree). Therefore, multiplier architecture can be regularly laid out with same modules composed of Booth selectors, compressors and Modified Partial Product Generators (MPPG). At the circuit level new Booth selector with less transistors and encoder are proposed. The reduction in the number of transistors in Booth selector has a greater impact on the total transistor count. The transistor count of designed selector is 9 using PTL(Pass Transistor Logic). This reduces the transistor count by 50% as compared with that of the conventional one. The designed multiplier in 0.25${\mu}{\textrm}{m}$ technology, 2.5V, 1-poly and 5-metal CMOS process is simulated by Hspice and Epic. Delay is 4.2㎱ and average power consumes 1.81㎽/MHz. This result is far better than conventional multiplier with equal or better than the best one published.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.41
no.11
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pp.123-130
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2004
This paper describes a multiplier architecture optimized for 32 bit RISC processor with 3-stage pipeline. The multiplier of ARM7, the target processor, is variably carried out on the execution stage of pipeline within 7 cycles. The included multiplier employs a modified Booth's algerian to produce 64 bit multiplication and addition product and it has 6 separate instructions. We analyzed several multiplication algorithm such as radix4-32${\times}$8, radix4-32${\times}$16 and radix8-32${\times}$32 to decide which multiplication architecture is most fit for a typical architecture of ARM7. VLSI area, cycle delay time and execution cycle number is the index of an efficient design and the final multiplier was designed on these indexes. To verify the operation of embedded multiplier, it was simulated with various audio algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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