5、集成电路设计与物联网安全技术研究

集成电路设计与物联网安全技术研究

1. 高效近似混合加法器设计

1.1 背景与目标

加法器是数字信号处理（DSP）系统算术单元的关键组成部分，但传统加法器能耗高且易产生热点。因此，采用近似计算来实现这一组件成为研究方向。近似加法器的主要设计目标是降低求和误差概率、功耗和延迟。

RCPA（近似反向进位传播加法器）是一种数字信号处理近似加法器，在输入进位信号比输出进位信号更重要的情况下，这种进位传播方式在延迟变化时能提供更高的稳定性。本文旨在设计一种具有紧凑延迟和面积的加法器，应用于图像处理等领域。

1.2 相关工作

在近似计算方法中，加法器的最低有效（LS）部分和最高有效（MS）部分相互独立，且MS部分的进位输入为零。有研究提出了一种带有进位推测结构的分段近似加法器，以提高精度，并采用误差减少单元来降低加法器的误差。

1.3 新型设计方法

现有方法创建了三种不同设计的反向进位传播加法器，并设计了混合近似加法器以降低实际应用中的误差率。混合加法器由反向进位传播加法器（RCPA）和传统的波纹进位加法器组成。

本文实现了一种n位修改的混合近似加法器，用Han Carlson加法器取代了波纹进位加法器。Han Carlson加法器显著减少了延迟，提高了运算速度和精度。其加法操作分为预处理、进位生成和后处理三个阶段：
- 预处理 ：计算每个输入的传播值 (p_i) 和生成值 (G_i)，公式如下：
- (p_i = A_i \oplus B_i)
- (G_i = A_i B_i)
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