專(zhuān)利名稱(chēng)：正則符號(hào)數(shù)字乘法器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乘法器，具體涉及一種用于將輸入數(shù)據(jù)與多個(gè)常 數(shù)相乘的乘法器。
背景技術(shù)：
在多種數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用中，將輸入數(shù)據(jù)與多個(gè)常數(shù)相乘是必要的。例如，在有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器或快速傅立葉變換(FFT) 處理器的情況下，將輸入數(shù)據(jù)與常系數(shù)相乘是必要的。將FIR濾波器 和FFT處理器用于多種數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用中，例如無(wú)線通信應(yīng)用。因?yàn)閳?zhí)行乘法的計(jì)算量大，已知通過(guò)使用正則符號(hào)數(shù)字(CSD) 乘法器表示系數(shù)來(lái)執(zhí)行所需要的計(jì)算。這允許通過(guò)移位(shift)操作 和加法運(yùn)算來(lái)執(zhí)行所需要的乘法。如果一個(gè)數(shù)是bob山2…b^的形式， 則認(rèn)為該數(shù)為CSD格式，其中針對(duì)i-O、 1、2、…N-l，每個(gè)bi取值O、 +1、 -l之一，以及其中沒(méi)有兩個(gè)連續(xù)的bi為非零值。文獻(xiàn) "Implementation of Orthogonal Frequency Division Multiplexing Modem Using Radix-N Pipeline Fast Fourier Transform (FFT) Processor", Oh等，Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) pp. 1-6 公開(kāi)了一種用于CSD編碼的乘法器的實(shí)現(xiàn)的硬件結(jié)構(gòu)。通過(guò)并聯(lián)的一 組右移元件將輸入信號(hào)施加到交換網(wǎng)絡(luò)中。然后，交換網(wǎng)絡(luò)基于所需 乘法常數(shù)操作，以便將右移輸入施加到一組輸出多路復(fù)用器中。輸出 多路復(fù)用器由選擇信號(hào)所控制，以允許順序輸出處理后的數(shù)據(jù)。當(dāng)所需乘法常數(shù)的數(shù)量增加時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。具體地，當(dāng) 所需乘法常數(shù)的數(shù)量增加時(shí)，交換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)變復(fù)雜，同時(shí)每個(gè)輸出 多路復(fù)用器的大小也隨著所需乘法常數(shù)的數(shù)量的增加而增大。這個(gè)結(jié)構(gòu)還具有缺點(diǎn)因?yàn)樵诶奂虞敵鲋抵皝G掉了低階位，所 以該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了相對(duì)大的舍位誤差。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于將輸入數(shù)據(jù)值與CSD形式的所選常數(shù)值相乘的乘法器，其中，所選常數(shù)值由位對(duì)組成，該乘法器包括多個(gè)多路復(fù)用器，其中每個(gè)所述多路復(fù)用器都由所選常數(shù)值的相 應(yīng)位對(duì)所控制，以及每個(gè)所述多路復(fù)用器都具有多個(gè)輸入，連接每個(gè) 多路復(fù)用器以接收輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、以及所述輸入上 的所有零值，根據(jù)所選常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)的值來(lái)控制每個(gè)所述多路 復(fù)用器，以便輸出輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、或所有零值；多個(gè)可變移位塊，連接每個(gè)可變移位塊以接收來(lái)自所述多路復(fù)用 器中的相應(yīng)一個(gè)的輸入，以及根據(jù)所選常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)的值來(lái)適 配每個(gè)可變移位塊，以便將所述可變移位塊接收到的輸入移位第一位 移值或第二位移值，其中第一位移值和第二位移值相差1;以及組合電路，用于接收來(lái)自多個(gè)移位塊的輸出，以及用于對(duì)來(lái)自多 個(gè)移位塊的輸出進(jìn)行組合，并采用另外的位移(bit shift)以便形成等 于輸入數(shù)據(jù)值與所選常數(shù)值相乘的結(jié)果的輸出值。這具有優(yōu)點(diǎn)允許CSD編碼乘法器以可接受的舍位誤差等級(jí)在硬 件上有效實(shí)現(xiàn)。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的乘法器的通用形式的示意方框圖。圖2是更具體地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘 的乘法器的通用形式的示意方框圖。圖3是更具體地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與12位常數(shù)相 乘的乘法器的通用形式的示意方框圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的第一乘 法器的示意方框圖。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的第二乘 法器的示意方框圖。 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的第三乘 法器的示意方框圖。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的第四乘 法器的示意方框圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的乘法器10的通用形式。眾所周知的是， 正則符號(hào)數(shù)字(CSD)乘法器的功能是將連續(xù)的輸入數(shù)據(jù)值與一個(gè)或 更多個(gè)預(yù)定常數(shù)值相乘，其中該輸入數(shù)據(jù)值是二進(jìn)制格式，而該常數(shù) 值是CSD格式。換言之，輸入數(shù)據(jù)值是以do山d2…dM.i形式，其中針 對(duì)i=0、 1、 2、 ...、 M-l，每個(gè)di取0或+1值之一，而常數(shù)值是以 bob山2、…bN.!形式，其中針對(duì)i-0、 1、 2、…、N-l，每個(gè)bi取值0、 +1、 -l之一，其中沒(méi)有兩個(gè)連續(xù)的bi為非零值。因此，CSD乘法器必須能夠接收輸入數(shù)據(jù)值，并將該輸入數(shù)據(jù)值 與預(yù)定常數(shù)值中所選擇的一個(gè)相乘，然后將結(jié)果作為輸出值提供。該乘法的結(jié)果是do山d2…dM-!x bob山2、 ...bN-!，以及作為慣例，乘法器IO通過(guò)適當(dāng)?shù)募臃ê鸵莆徊僮鱽?lái)計(jì)算這個(gè)結(jié)果。在圖1中，在數(shù)據(jù)線12上接收輸入數(shù)據(jù)值。在該輸入數(shù)據(jù)值是m 位值的情況下，數(shù)據(jù)線12是m位線。將在數(shù)據(jù)線12上所接收到的輸 入數(shù)據(jù)值施加到"個(gè)多路復(fù)用器14Q、 14,、…、14^中每個(gè)的相應(yīng)第 一輸入。第二輸入線16并行傳送m個(gè)零值，并將這些零值施加給多路復(fù)用器14q、 ..... 14^中的相應(yīng)第二輸入。此外，將在數(shù)據(jù)線12上所接收到的輸入數(shù)據(jù)值施加給倒相器18，以便產(chǎn)生輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼，并將所產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版 本在倒相線20上施加到多路復(fù)用器14q、 14i、 ...、 14^的相應(yīng)第三輸入。多路夏用器14q、 14i、 ...、 14^由第一控制線22上的控制信號(hào)所 控制。如上面所提到的，存在"個(gè)多路復(fù)用器14Q、 14!、…、14n小 并且這是在每個(gè)CSD格式的常數(shù)值都具有2"位的情況下。換言之， 常數(shù)值是bob山2、…b2n-山2n.i形式的，其中針對(duì)—0、 1、 2、 ...、 2n-l ， 每個(gè)bj取值O、 +1、 -l之一，并且其中沒(méi)有兩個(gè)連續(xù)的bi為非零。因此，第一多路復(fù)用器14。由此刻所使用的常數(shù)值中的頭兩位bob, 所控制，第二多路復(fù)用器14,由此刻所使用的常數(shù)值中的第三和第四位b2b3所控制，依此類(lèi)推，而最后一個(gè)多路復(fù)用器14^由此刻所使用的常數(shù)值的最后兩位b^2bw所控制。在此刻所使用的常數(shù)值中，可以采用兩個(gè)連續(xù)位為非零，因?yàn)檫@是CSD格式的條件。因此，以第一多路復(fù)用器14。為例，第一多路復(fù) 用器14。由兩位b。b,的組合所控制，并且該組合具有CSD表達(dá)的五個(gè) 可能值，艮口 0 0、 0 1、 10、 -IO和O-I。如果b(^等于0 0，則控制第一多路復(fù)用器14Q，使得該多路復(fù)用 器將其第二輸入上的值(即所有零值)傳到輸出。如果bob,等于O 1 或1 0，則控制第一多路復(fù)用器14Q，使得該多路復(fù)用器將其第一輸入 上的值(即輸入數(shù)據(jù)值)傳到輸出。如果b。b,等于0 -1或-1 0，則控 制第一多路復(fù)用器14Q，使得該多路復(fù)用器將其第三輸入上的值(即 輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版本)傳到輸出端。其他的多路復(fù)用器由來(lái)自此刻所使用的常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)以 相應(yīng)的方式來(lái)控制。將來(lái)自多路復(fù)用器14Q、 14,、 ...、 14n_,的輸出傳給相應(yīng)的可變移位塊240、 24,、 ...、 24^，并且該可變移位塊240、 24,.....24。.！由第二控制線26上的控制信號(hào)所控制。具體地，基于此刻所使用的常數(shù)值的頭兩位b(M來(lái)控制第一可變移位塊24。，基于此刻所使用的常數(shù)值的第三和第四位b2b3來(lái)控制第二可變移位塊2A，依此類(lèi)推，而基于倒數(shù)第二和最后一位來(lái)控制最 后一個(gè)可變移位塊24^?？勺円莆粔K240、 、 ...、 24^可以是右移位器、或左移位器、 或右移位器和左移位器的組合。在任何情況下，可變移位塊240、..... 24^的輸入都是來(lái)自多路復(fù)用器14。、 1A、…、14^的相應(yīng)一個(gè)的輸出。在每種情況下，都希望可變移位塊的輸出都應(yīng)該與輸入 數(shù)據(jù)值與常數(shù)值中的適當(dāng)位對(duì)相乘的結(jié)果成比例。
該輸出的符號(hào)由多路復(fù)用器的控制所確定，而輸出的大小則由可變移位塊24所應(yīng)用的移位的控制所確定。對(duì)可變移位塊240、 24i、...、 24^中的每個(gè)進(jìn)行控制，使得每個(gè)可變移位塊應(yīng)用相應(yīng)的移位值S0、 S,、 ...Sn.,，以及這些移位值中的每個(gè)都可以取第一或第二值(該第一 和第二值相差1)，這取決于常數(shù)值的適當(dāng)位對(duì)中的非零位是較高有效 位還是較低有效位。因此，考慮可變移位塊24。，該可變移位塊24c基于位對(duì)bob,的值 來(lái)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行移位。如果較高有效位b。為非零，則該可變移位塊 24o不執(zhí)行任何右移，而只是通過(guò)其輸入。如果較低有效位bi為非零， 則該可變移位塊24。執(zhí)行1位位置的右移。如果b。和b,都為零，則該 移位器執(zhí)行右移1位、還是只是通過(guò)其輸入并不相關(guān)，因?yàn)槿缟纤觯?該輸入將全部由零組成。應(yīng)注意的是，如這里所描述的，雖然如果較高有效位bo為非零則 該可變移位塊24o不執(zhí)行任何右移，以及如果較低有效位為非零則 執(zhí)行1位位置的右移，但是重要的是這兩個(gè)可能的移位值的相對(duì)大小 而不是絕對(duì)值。因此，例如，如果較高有效位bo為非零，則該可變移 位塊24。執(zhí)行2位位置的右移，而如果較低有效位b,為非零，則執(zhí)行 3位位置的右移?？蛇x地，如果較高有效位bo為非零，則該可變移位 塊24o執(zhí)行3位位置的左移，而如果較低有效位bi為非零，則執(zhí)行2 位位置的左移。在每種情況下，較高有效位b。為非零的情況下的位移 比較低有效位b,為非零的情況下的位移更向左1位(少向右1位)。完全相同地應(yīng)用于其他可變移位塊24,、…、24n.lQ然后，將可變移位塊24。、 24i、 ...、 24^的輸出傳到組合電路28， 在組合電路28中將該輸出進(jìn)行組合，然后傳到輸出線30。組合電路28的功能是將可變移位塊24。、 ..... 24^的輸出相加，同時(shí)應(yīng)用適合的另外的位移，以便獲得正確的最后結(jié)果?？勺円莆粔K24Q提供了將輸入數(shù)據(jù)與常數(shù)值的兩個(gè)最高有效位相 乘的結(jié)果，而可變移位塊24,提供了將輸入數(shù)據(jù)與常數(shù)值的下兩個(gè)最 高有效位相乘的結(jié)果，以此類(lèi)推，以及可變移位塊24^提供了將輸入 數(shù)據(jù)與常數(shù)值的兩個(gè)最低有效位相乘的結(jié)果。因此，可變移位塊240
的輸出整個(gè)必須比可變移位塊24,的輸出多向左移2位(或少向右移2 位)，以此類(lèi)推，直到可變移位塊24o的輸出整個(gè)比可變移位塊24^ 的輸出多向左移2 (n-2)位(或者少向右移2 (n-2)位)。這可以通過(guò)設(shè)置可變移位塊24Q、 2+、 ...、 24^的不同的可能移 位值、或者通過(guò)將不同移位值施加到可變移位塊的輸出、或者由這兩 個(gè)元素的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，結(jié)果是使用相對(duì)少的硬件并且可以按照期望來(lái)進(jìn)行控制以 產(chǎn)生所需結(jié)果的乘法器。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的乘法器 的通用形式、并例證了組合電路可以如何操作的示意方框圖。在圖2中，在數(shù)據(jù)線212上接收乘法器210的輸入數(shù)據(jù)值。該常 數(shù)是8位中的每一個(gè)，因此將在數(shù)據(jù)線212上所接收到的輸入數(shù)據(jù)值 施加到4個(gè)多路復(fù)用器214Q、 214p…、2143中的每個(gè)的相應(yīng)第一輸 入。第二輸入線216傳送所有的零值，并將這些零值施加給多路復(fù)用 器214q、 214,、 ...、 2143中的相應(yīng)第二輸入。還將在數(shù)據(jù)線212上所 接收到的輸入數(shù)據(jù)值施加給倒相器218，以形成輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼， 并通過(guò)倒相線220將所產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版本施加給多路復(fù) 用器214q、 214!、 ...、 2143中的相應(yīng)第三輸入。多路復(fù)用器214Q、 21^、 ...、 2143由參考圖1所描述的控制線(未 示出)上的控制信號(hào)所控制。因此，第一多路復(fù)用器214o由此刻所使 用的常數(shù)值中的頭兩位b()bi所控制，第二多路復(fù)用器214,由此刻所使用的常數(shù)值中的第三和第四位b2b3所控制，第三多路復(fù)用器2142由此 刻所使用的常數(shù)值中的第五和第六位b4b5所控制，第四多路復(fù)用器2143由此刻所使用的常數(shù)值中的第七和第八位b6b7所控制。如果bob,等于OO，則控制第一多路復(fù)用器214。，使得該多路復(fù) 用器將其第二輸入上的值(即所有零值)傳到其輸出。如果b(M等于 Ol或lO，則控制第一多路復(fù)用器214c)，使得該多路復(fù)用器將其第一 輸入上的值(即輸入數(shù)據(jù)值)傳到其輸出。如果bobi等于O-l或-1 0， 則控制第一多路復(fù)用器214。，使得該多路復(fù)用器將其第三輸入上的值(即輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版本)傳到其輸出。其他的復(fù)用器由來(lái)自此刻所使用的常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)以相應(yīng) 的方式來(lái)控制。將來(lái)自多路復(fù)用器214。、 214,、 ...、 2143的輸出傳給相應(yīng)的可變 移位224()、 224" ...、 2243,并且該可變移位塊224。、 224,、…、2243 由參考圖l所描述的控制線(未示出)上的控制信號(hào)所控制。具體地，基于此刻所使用的常數(shù)值的頭兩位b(^來(lái)控制第一可變 移位塊224()，基于此刻所使用的常數(shù)值的第三和第四位b2b3來(lái)控制第 二可變移位塊224p依此類(lèi)推?？勺円莆粔K224c、 224i、 ...、 2243可以是右移位器、或左移位器、 或右移位器和左移位器的組合。將第一和第二可變移位塊224o和224,的輸出傳給第一加法器 232，而將第三和第四可變移位塊2242和2243的輸出傳給第二加法器 234。將第一加法器232的輸出傳給應(yīng)用了第一固定移位值的第一固定 移位塊236。將第二加法器234的輸出傳給應(yīng)用了第二固定移位值的 第二固定移位塊238。將第一固定移位塊236和第二固定移位塊238 的輸出傳給第三加法器240，并將第三加法器240的輸出提供作為輸 出線242上的數(shù)據(jù)輸出。然后，對(duì)由四個(gè)可變移位塊224Q、 224!、…、2243和兩個(gè)固定移 位塊236、 238所應(yīng)用的移位值進(jìn)行設(shè)置，使得第一可變移位塊2240 的輸出整個(gè)比第二可變移位塊224,的輸出向左多移2位(或向右少移 2位)，第二可變移位塊22+的輸出整個(gè)比第三可變移位塊2242的輸 出向左多移2位(或向右少移2位)，以及第三可變移位塊2242的輸 出整個(gè)比第四可變移位塊2243的輸出向左多移2位(或向右少移2 位)。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與12位常數(shù)相乘的乘法 器的通用形式、并例證了組合電路可以如何在這種情況下操作的示意 方框圖。在圖3中，在數(shù)據(jù)線312上接收乘法器310的輸入數(shù)據(jù)值。該常
數(shù)是12位中的每一個(gè)，因此將在數(shù)據(jù)線312上所接收到的輸入數(shù)據(jù)值 應(yīng)用到6個(gè)多路復(fù)用器314。、 314p ...、 3145中每個(gè)的相應(yīng)第一輸入。第二輸入線316傳送所有的零值，并將這些零值施加給多路復(fù)用 器314()、 314,、 ...、 3145中的相應(yīng)第二輸入。還將在數(shù)據(jù)線312上所 接收到的輸入數(shù)據(jù)值施加給倒相器318，以形成輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼， 并通過(guò)倒相線320將所產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版本施加給多路復(fù) 用器314q、 314i、 ...、 3145中的相應(yīng)第三輸入。多路復(fù)用器314Q、 314,、 ...、 3145由參考圖1所描述的控制線(未 示出)上的控制信號(hào)所控制。因此，第一多路復(fù)用器314。由此刻所使 用的常數(shù)值中的頭兩位b。l^所控制，第二多路復(fù)用器31+由此刻所使用的常數(shù)值中的第三和第四位b2b3所控制，第三多路復(fù)用器3142由此 刻所使用的常數(shù)值中的第五和第六位b4bs所控制，第四多路復(fù)用器 3143由此刻所使用的常數(shù)值中的第七和第八位b6b7所控制，第五多路 復(fù)用器3144由此刻所使用的常數(shù)值中的第九和第十位b8b9所控制，第六多路復(fù)用器3145由此刻所使用的常數(shù)值中的第十一和第十二位 b,obn來(lái)控制。如果b(^等于0 0，則控制第一多路復(fù)用器314()，使得該多路復(fù) 用器將其第二輸入上的值(即所有零值)傳到其輸出。如果b()b,等于 Ol或lO，則控制第一多路復(fù)用器314。，使得該多路復(fù)用器將其第一 輸入上的值(即輸入數(shù)據(jù)值)傳到其輸出。如果b。bi等于0-l或-1 0， 則控制第一多路復(fù)用器314Q，使得該多路復(fù)用器將其第三輸入上的值 (即輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版本)傳到其輸出。其他的復(fù)用器由來(lái)自此刻所使用的常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)以相應(yīng) 的方式來(lái)控制。將來(lái)自多路復(fù)用器314Q、 314i、 ...、 3145的輸出傳給相應(yīng)的可變 移位塊324。、 324,、 ...、 3245，并且該可變移位塊324Q、 324,、 ...、 3245由參考圖l所描述的控制線(未示出)上的控制信號(hào)所控制。具體地，基于此刻所使用的常數(shù)值的頭兩位bcb,來(lái)控制第一可變 移位塊324。，基于此刻所使用的常數(shù)值的第三和第四位b2b3來(lái)控制第 二可變移位塊324p依此類(lèi)推。 如上所述，可變移位塊324o、 324i、 ...、 3243可以是右移位器、 或左移位器、或右移位器和左移位器的組合。將第一和第二可變移位塊324o和324,的輸出傳給第一加法器 332，而將第三和第四可變移位塊3242和3243的輸出傳給第二加法器 334，將第五和第六可變移位塊3244和3245的輸出傳給第一加法器 336。將第一加法器332的輸出傳給應(yīng)用了第一固定移位值的第一固定 移位塊338。將第二加法器334的輸出傳給應(yīng)用了第二固定移位值的 第二固定移位塊340。將第三加法器336的輸出傳給應(yīng)用了第三固定 移位值的第三固定移位塊342。將第一固定移位塊336和第二固定移位塊340的輸出傳給第四加 法器344。將第三固定移位塊342和第四加法器344的輸出傳給第五 加法器346，并將第五加法器346的輸出提供作為輸出線348上的數(shù) 據(jù)輸出。然后，設(shè)置由六個(gè)可變移位塊324Q、 324,..... 3245和三個(gè)固定移位塊338、 340、 342所應(yīng)用的移位值，使得第一可變移位塊3240的 輸出整個(gè)比第二可變移位塊324,的輸出向左多移2位(或向右少移2 位)，第二可變移位塊324,的輸出整個(gè)比第三可變移位塊3242的輸出 向左多移2位(或向右少移2位)，第三可變移位塊3242的輸出整個(gè) 比第四可變移位塊3243的輸出向左多移2位(或向右少移2位)，第 四可變移位塊3243的輸出整個(gè)比第五可變移位塊3244的輸出向左多 移2位(或向右少移2位)，以及第五可變移位塊3244的輸出整個(gè)比 第六可變移位塊3245的輸出向左多移2位(或向右少移2位)。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的乘法器 的示意方框圖。在圖4中，在數(shù)據(jù)線412上接收對(duì)乘法器410的輸入數(shù)據(jù)值。該 常數(shù)是8位中的每一個(gè)，因此將在數(shù)據(jù)線412上所接收到的輸入數(shù)據(jù) 值施加到4個(gè)多路復(fù)用器414。、 414,、…、4143中的每個(gè)的相應(yīng)第一 輸入。第二輸入線416傳送所有的零值，并將這些零值施加給多路復(fù)用
器4"o、 414,、 ...、 4143中的每個(gè)的相應(yīng)第二輸入。還將在數(shù)據(jù)線412 上所接收到的輸入數(shù)據(jù)值施加給倒相器418，以形成輸入數(shù)據(jù)值的二 補(bǔ)碼，并通過(guò)倒相線420將所產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版本施加給 多路夏用器414q、 414、...、4143中的相應(yīng)第三輸入。多路復(fù)用器414o、 414,、 ...、 4143由參考圖1所描述的控制線(未 示出)上的控制信號(hào)所控制。因此，第一多路復(fù)用器414o由此刻所使 用的常數(shù)值中的頭兩位b(^所控制，第二多路復(fù)用器414！由此刻所使 用的常數(shù)值中的第三和第四位b2b3所控制，第三多路復(fù)用器4142由此 刻所使用的常數(shù)值中的第五和第六位b4b5所控制，第四多路復(fù)用器4143由此刻所使用的常數(shù)值中的第七和第八位b6b7所控制。如果b(^等于0 0，則控制第一多路復(fù)用器414。，使得該多路復(fù) 用器將其第二輸入上的值(即所有零值)傳到其輸出。如果bobi等于 Ol或lO，則控制第一多路復(fù)用器414c，使得該多路復(fù)用器將其第一 輸入上的值(即輸入數(shù)據(jù)值)傳到其輸出。如果b()b,等于0-l或-10， 則控制第一多路復(fù)用器414Q，使得該多路復(fù)用器將其第三輸入上的值 (即輸入數(shù)據(jù)值的二補(bǔ)碼版本)傳到其輸出。其他的復(fù)用器由來(lái)自此刻所使用的常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)以相應(yīng) 的方式來(lái)控制。將來(lái)自多路復(fù)用器414Q、 414,、 ...、 4143的輸出傳給相應(yīng)的可變 移位424c)、 424i、 ...、 4243，并且該可變移位塊424。、 424" ...、 4243 由參考圖l所描述的控制線(未示出)上的控制信號(hào)所控制。具體地，基于此刻所使用的常數(shù)值的頭兩位b(^來(lái)控制第一可變 移位塊424。，基于此刻所使用的常數(shù)值的第三和第四位b2b3來(lái)控制第 二可變移位塊424p依此類(lèi)推。第一可變移位塊224o可以不進(jìn)行移位，或者可以將該數(shù)據(jù)向右移 l位，第二可變移位塊22^可以將該數(shù)據(jù)向右移2位或3位，第三可 變移位塊2242可以不進(jìn)行移位，或者可以將該數(shù)據(jù)向右移l位，以及 第四可變移位塊2243可以將該數(shù)據(jù)向右移2位或3位。將第一和第二可變移位塊424。和42^的輸出傳給第一加法器 432，而將第三和第四可變移位塊4242和4243的輸出傳給第二加法器434。不對(duì)第一加法器232的輸出進(jìn)行固定移位。將第二加法器434的 輸出傳給應(yīng)用了向右移4位的固定移位的固定移位塊438。將第一加 法器432和固定移位塊438的輸出傳給第三加法器440，將第三加法 器440的輸出提供作為輸出線442上的數(shù)據(jù)輸出。然后，如所需要的，將第一可變移位塊424。的輸出向右移0位或 l位；將第二可變移位塊42+的輸出向右移2位或3位；將第三可變 移位塊4242的輸出向右移4位或5位(通過(guò)可變移位塊4242和固定移 位塊438);將第四可變移位塊4243的輸出向右移6位或7位。這種結(jié)構(gòu)具有比一些傳統(tǒng)設(shè)備小的舍位誤差。然而，根據(jù)本發(fā)明， 可以進(jìn)一步減小舍位誤差。因此，圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的乘法器的示意方框圖。在圖5中，在數(shù)據(jù)線512上接收乘法器510的輸入數(shù)據(jù)值。將在 數(shù)據(jù)線512上所接收到的輸入數(shù)據(jù)值施加到4個(gè)多路復(fù)用器5140、 51^、…、5143中的每個(gè)的相應(yīng)第一輸入。第二輸入線516傳送所有的零值，并且將在數(shù)據(jù)線512上接收到 的輸入數(shù)據(jù)值施加給倒相器518，通過(guò)倒相線520將倒相器輸出施加 給多路復(fù)用器5Mo、 514,..... 5143中的相應(yīng)第三輸入。多路復(fù)用器51々、51^..... 5143的操作與圖4中的多路復(fù)用器414Q、 414p ...、 4143完全相同，這里不再進(jìn)行描述。將多路復(fù)用器514Q、 514,、…、5143的輸出傳給相應(yīng)的可變移位 塊524c)、 524i、 ...、 5243，可變移位塊524。、 524!、 ...、 5243的操作原 理與圖4中的可變移位塊424o、 424,、 ...、 4243完全相同，這里不再 進(jìn)行描述。然而，在這種情況下，第一可變移位塊524?？梢詻](méi)有舍位地將數(shù) 據(jù)向左移3位或2位，第二可變移位塊524,可以沒(méi)有舍位地將數(shù)據(jù)向 左移1位，或者可以不進(jìn)行位移，第三可變移位塊5242可以將數(shù)據(jù)向 右移1位或2位，第四可變移位塊5243可以將數(shù)據(jù)向右移3位或4位。第一可變移位塊524o和第二可變移位塊524i可以沒(méi)有舍位地將 然以稍微更復(fù)雜的硬件為代價(jià)，但還是改進(jìn) 了設(shè)備的精確度。將第一和第二可變移位塊524Q和的輸出傳給第一加法器 532，而將第三和第四可變移位塊5242和5243的輸出傳給第二加法器 534。不對(duì)第一加法器532或第二加法器534的輸出進(jìn)行固定移位。將 第一加法器532和第二加法器534的輸出傳給第三加法器540，將第 三加法器540的輸出提供作為輸出線542上的數(shù)據(jù)輸出。然后，如所需要的，將第一可變移位塊524o的輸出向左移3位或 2位；將第二可變移位塊524i的輸出向左移l位或0位；將第三可變 移位塊5242的輸出向右移1位或2位；以及將第四可變移位塊5243 的輸出向右移3位或4位。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的乘法器 的另一個(gè)特定形式的示意方框圖，此外該乘法器實(shí)現(xiàn)了小于圖4中所 示的實(shí)施例的舍位誤差。在圖6中，在數(shù)據(jù)線612上接收對(duì)乘法器610的輸入數(shù)據(jù)值。將 在數(shù)據(jù)線612上所接收到的輸入數(shù)據(jù)值施加到4個(gè)多路復(fù)用器6140、 61^、 ...、 6143中的每個(gè)的相應(yīng)第一輸入。第二輸入線616傳送所有的零值，還將在數(shù)據(jù)線612上接收到的 輸入數(shù)據(jù)值施加給倒相器618，通過(guò)倒相線620將倒相器輸出施加給 多路復(fù)用器614()、 61+、…、6143中的相應(yīng)第三輸入。多路復(fù)用器614(j、 614,.....6143的操作與圖4中的多路復(fù)用器414o、 414,.....4143完全相同，這里不再進(jìn)行描述。將多路復(fù)用器614。、 614,、 ...、 6143的輸出傳給相應(yīng)的可變移位 塊6240、 624" ...、 6243，可變移位塊624Q、 624!、 ...、 6243的操作原 理與圖4中的可變移位塊424o、 42夂、…、4243完全相同，這里不再 進(jìn)行描述。然而，在這種情況下，第一可變移位塊62^可以沒(méi)有舍位地將數(shù) 據(jù)向左移3位或2位，第二可變移位塊624:可以沒(méi)有舍位地將數(shù)據(jù)向 左移1位，或者可以不迸行位移，第三可變移位塊6242可以沒(méi)有舍位 地將數(shù)據(jù)向右移3位或2位，以及第四可變移位塊6243可以沒(méi)有舍位 地將數(shù)據(jù)向右移l位，或者可以不進(jìn)行位移。此外，第一可變移位塊624。-6243可以沒(méi)有舍位地將數(shù)據(jù)向左移位 的事實(shí)雖然以稍微更復(fù)雜的硬件為代價(jià)，但是改進(jìn)了設(shè)備的精確度。將第一和第二可變移位塊624。和624!的輸出傳給第一加法器 632，而將第三和第四可變移位塊6242和6243的輸出傳給第二加法器 634。不對(duì)第一加法器632的輸出進(jìn)行固定移位，而將第二加法器634 的輸出施加給應(yīng)用了右移4位的固定移位塊638。將第一加法器632 和固定移位塊638的輸出傳給第三加法器640，將第三加法器640的 輸出提供作為輸出線642上的數(shù)據(jù)輸出。然后，如所需要的，將第一可變移位塊624c的輸出向左移3位或 2位；將第二可變移位塊624,的輸出向左移1位或0位；將第三可變 移位塊6242的輸出向右移1位或2位(將第三可變移位塊6242和固定 移位塊638的效用一起考慮)；以及將第四可變移位塊6243的輸出向 右移3位或4位(將第四可變移位塊6243和固定移位塊638的效用一 起考慮)。此外，以稍微增長(zhǎng)的硬件復(fù)雜度的代價(jià)，還可以使用沒(méi)有受到舍 位誤差影響的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楸仨氃龃筝敵龅奈痪_度。圖7是示出了根 據(jù)本發(fā)明的用于沒(méi)有舍位誤差地將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)相乘的乘法器的另 一個(gè)特定形式的示意方框圖。在圖7中，在數(shù)據(jù)線712上接收對(duì)乘法器710的輸入數(shù)據(jù)值。將 在數(shù)據(jù)線712上所接收到的輸入數(shù)據(jù)值施加到4個(gè)多路復(fù)用器7140、 714!、 ...、 7143中的每個(gè)的相應(yīng)第一輸入。第二輸入線716傳送所有的零值，并將在數(shù)據(jù)線712上接收到的 輸入數(shù)據(jù)值施加給倒相器718，通過(guò)倒相線720將倒相器輸出施加給 多路復(fù)用器7Mo、 71+..... 7143中的相應(yīng)第三輸入。多路復(fù)用器714。、 71^.....7143的操作與圖4中的多路復(fù)用器414Q、 414i、 ...、 4143完全相同，這里不再進(jìn)行描述。將多路復(fù)用器714Q、 71^、 ...、 7143的輸出傳給相應(yīng)的可變移位 塊724Q、 724i、 ...、 7243，可變移位塊724Q、 724,、 ...、 7243的操作原 理與圖4中的可變移位塊424o、 424!、 ...、 4243完全相同，這里不再 進(jìn)行描述。然而，在這種情況下，第一可變移位塊724o可以沒(méi)有舍位地將數(shù) 據(jù)向左移3位或2位，第二可變移位塊724,可以沒(méi)有舍位地將數(shù)據(jù)向 左移1位，或者可以不進(jìn)行位移，第三可變移位塊7242可以沒(méi)有舍位 地將數(shù)據(jù)向左移3位或2位，第四可變移位塊7243可以沒(méi)有舍位地將 數(shù)據(jù)向左移l位，或者可以不進(jìn)行位移。將第一和第二可變移位塊724。和724,的輸出傳給第一加法器 732，而將第三和第四可變移位塊7242和7243的輸出傳給第二加法器 734。不對(duì)第二加法器734的輸出進(jìn)行固定移位，而將第一加法器732 的輸出施加給應(yīng)用了左移4位的固定移位塊736。此外，可變移位塊724。-7243和固定移位塊736可以沒(méi)有舍位地將 數(shù)據(jù)向左移位的事實(shí)雖然以稍微更復(fù)雜的硬件為代價(jià)，但還是改進(jìn)了 設(shè)備的精確度。將第二加法器734和固定移位塊736的輸出傳給第三加法器740， 而將第三加法器740的輸出提供作為輸出線742上的數(shù)據(jù)輸出。然后，如所需要的，將第一可變移位塊724o的輸出向左移7位或 6位(將第一可變移位塊724o和固定移位塊736的效用一起考慮)；將 第二可變移位塊724i的輸出向左移5位或4位(將第二可變移位塊724i 和固定移位塊736的效用一起考慮)；將第三可變移位塊7242的輸出 向左移3位或2位；以及將第四可變移位塊7243的輸出向左移1位或 不進(jìn)行位移。因此，存在所描述的用于將數(shù)據(jù)與8位常數(shù)的任意集合相乘的特 定實(shí)施例，并且可以理解的是，相同的原理可以應(yīng)用于任意長(zhǎng)度的常 數(shù)。當(dāng)乘法器要與提前已知的常數(shù)集合一起使用時(shí)，可以做出一些簡(jiǎn) 化，因?yàn)槌朔ㄆ骺赡懿恍枰軌蚶每赡苤抵械囊恍┻M(jìn)行操作。具體地，針對(duì)由CSD乘法器所支持的整個(gè)常數(shù)集合，應(yīng)檢査每對(duì)
兩個(gè)連續(xù)位(即b^b2。.,)。針對(duì)n中的每個(gè)值(即在8位常數(shù)的情況 下，"=0、 1、 2、 3)，可以列出bhb2^的所有值。然后，再次針對(duì)" 中的每個(gè)值，檢查所列出的值以確定是否可以進(jìn)行對(duì)相應(yīng)的乘法器、 移位器和加法器的任何簡(jiǎn)化。關(guān)于乘法器，上面已經(jīng)提到了針對(duì)兩個(gè)連續(xù)位存在可能的五對(duì) 值?？梢詫⑦@些分成三個(gè)子集子集0={0 0};子集1={10， 0 1};子集2={-10， 0-1}。如果所列出b2nb2^的值只是來(lái)自上述子集之一，則可以移除相應(yīng)的乘法器，因?yàn)楦鶕?jù)子集，所需乘法器輸出總是為零 值、或數(shù)據(jù)輸入、或數(shù)據(jù)輸入的二補(bǔ)碼。如果所列出的值來(lái)自上述子集中的兩個(gè)，則將相應(yīng)的乘法器從3: l減少到2: 1，因?yàn)榻^對(duì)不選 擇可能的乘法器輸入之一。關(guān)于可變移位器，可以將針對(duì)兩個(gè)連續(xù)位的可能的五對(duì)值再次分成三個(gè)子集，盡管這些子集與上面所提到的子集不同，即子集0={0 0}; 子集1*={10， -1 0};子集2*={0 1， 0-1}。如果只有子集1*和子集2*之一中的值包含在所列出的值中，則將由位對(duì)b2nb2^所控制的移位器最優(yōu)化為固定移位器，因?yàn)橹荒芤恢睉?yīng)用一個(gè)移位值。如果所列出的值只來(lái)自子集o，則可以移除該移位器。然后，關(guān)于加法器，如果如上所述地移除移位器，則也可以移除 己經(jīng)從該移位器接收其輸入之一的相應(yīng)的加法器。因此，描述了可以不需要過(guò)多硬件需求地以所需精確度提供輸出 的乘法器。
權(quán)利要求
1.一種用于將輸入數(shù)據(jù)值與CSD形式的所選常數(shù)值相乘的乘法器，所述所選常數(shù)值包括多個(gè)位對(duì)，所述乘法器包括多個(gè)多路復(fù)用器，其中，所述多路復(fù)用器中的每個(gè)都由所選常數(shù)值中的相應(yīng)位對(duì)所控制，以及所述多路復(fù)用器中的每個(gè)都具有多個(gè)輸入，并且被連接成接收輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、以及所述輸入上的所有零值，并根據(jù)所選常數(shù)值中的相應(yīng)位對(duì)中的值來(lái)控制每個(gè)所述多路復(fù)用器，使得每個(gè)所述多路復(fù)用器輸出輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、或所有零值；多個(gè)可變移位塊，所述多個(gè)可變移位塊中的每個(gè)被連接成接收來(lái)自所述多路復(fù)用器中的相應(yīng)一個(gè)的輸入，以及適配于根據(jù)所選常數(shù)值中的相應(yīng)的位對(duì)中的值將所述可變移位塊所接收到的輸入移位第一位移值或第二位移值，其中，所述第一位移值和第二位移值相差1；以及組合電路，用于接收來(lái)自所述多個(gè)可變移位塊的輸出，以及用于將來(lái)自所述多個(gè)可變移位塊的輸出進(jìn)行組合，并采用另外的位移以形成等于所述輸入數(shù)據(jù)值與所選常數(shù)值相乘的結(jié)果的輸出值。
2. 如權(quán)利要求1所述的乘法器，其中，所述組合電路包括加法 器，被連接成接收來(lái)自所述多個(gè)可變移位塊中的兩個(gè)的輸出；以及固 定移位塊，適配用于接收來(lái)自所述加法器的輸出作為所述固定移位塊 的輸入，并對(duì)所述固定移位塊接收到的輸入移位固定位移值。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的乘法器，包括用于所選常數(shù)值中的每 個(gè)位對(duì)的一個(gè)多路復(fù)用器。
4. 如權(quán)利要求1所述的乘法器，還包括至少一個(gè)多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器由所選常數(shù)值的相應(yīng)位對(duì)所控制，其中，所述多路復(fù)用 器具有至少一個(gè)輸入，并且被連接成接收輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、以及所述至少一個(gè)輸入上的所有零值中的一個(gè)或更多個(gè)，并根 據(jù)所選常數(shù)值中的相應(yīng)位對(duì)中的值來(lái)控制所述多路復(fù)用器，使得所述 多路復(fù)用器輸出所述接收值之一。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的乘法器，還包括至少一個(gè)另外的固定 移位塊，被連接成接收來(lái)自所述多路復(fù)用器的相應(yīng)一個(gè)的輸入，并適 配于將所述固定移位塊接收到的輸入移位相應(yīng)的固定位移值。
6. 如權(quán)利要求1到5之一所述的乘法器，其中，所述可變移位塊 的至少一個(gè)包括左移位器，所述左移位器用于沒(méi)有舍位地將所述左移 位器的輸入向左移一位或更多位的位置。
7. 如權(quán)利要求2到6之一所述的乘法器，其中，所述固定移位塊 包括左移位器，所述左移位器用于沒(méi)有舍位地將所述左移位器的輸入 向左移一位或更多位的位置。
8. —種用于將輸入數(shù)據(jù)值與CSD形式的所選常數(shù)值相乘的方法， 所述方法包括將所選常數(shù)值分成多個(gè)位對(duì)；基于所選常數(shù)值的所述位對(duì)中的相應(yīng)一個(gè)的位值來(lái)控制多個(gè)多路 復(fù)用器中的每個(gè)；根據(jù)所選常數(shù)值的所述位對(duì)的相應(yīng)一個(gè)中的位值，從所述多個(gè)多 路復(fù)用器中的每個(gè)輸出輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、或所有零值；將來(lái)自所述多個(gè)多路復(fù)用器的輸出施加于相應(yīng)的可變移位塊；基于所選常數(shù)值的所述位對(duì)中的相應(yīng)一個(gè)的位值來(lái)控制每個(gè)可變 移位塊，使得所述可變移位塊將所述可變移位塊接收到的輸入移位相 應(yīng)的第一位移值或相應(yīng)的第二位移值，其中，所述第一位移值和所述 第二位移值相差l;以及對(duì)來(lái)自所述多個(gè)移位塊的輸出進(jìn)行組合并采用另外的位移，以形 成等于輸入數(shù)據(jù)值與所選常數(shù)值相乘的結(jié)果的輸出值。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述組合步驟包括將來(lái)自所 述多個(gè)可變移位塊中的兩個(gè)的輸出相加，以及將固定位移應(yīng)用于所述 相加的結(jié)果。
全文摘要
一種乘法器能夠使輸入數(shù)據(jù)值與CSD形式的所選常數(shù)值相乘。所選常數(shù)值具有多個(gè)位對(duì)，并且該乘法器包括多路復(fù)用器，每個(gè)多路復(fù)用器由所選常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)所控制。每個(gè)多路復(fù)用器都具有多個(gè)輸入，連接每個(gè)多路復(fù)用器以接收輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、以及所述輸入上的所有零值，并根據(jù)所選常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)的值來(lái)控制每個(gè)多路復(fù)用器以便輸出輸入數(shù)據(jù)值、輸入數(shù)據(jù)值的負(fù)數(shù)、或者所有零值。連接每個(gè)可變移位塊以接收來(lái)自所述多路復(fù)用器的相應(yīng)一個(gè)的輸入，并且根據(jù)所選常數(shù)值的相應(yīng)的位對(duì)的值，對(duì)每個(gè)可變移位塊進(jìn)行適配以便將所接收到的輸入移位第一位移值或第二位移值，其中，第一位移值和第二位移值相差1。該乘法器還包括組合電路，用于接收來(lái)自多個(gè)移位塊的輸出，以及用于對(duì)來(lái)自多個(gè)移位塊的輸出進(jìn)行組合，并采用另外的位移以形成等于輸入數(shù)據(jù)值與所選常數(shù)值相乘的結(jié)果的輸出值。
文檔編號(hào)G06F7/48GK101156130SQ200680010494
公開(kāi)日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
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