【HDL系列】乘法器(6)——Radix-4 Booth乘法器

本文介绍了Radix-4 Booth乘法器的原理,相较于基2 Booth乘法器,它能减少部分累积和的数量,提高乘法效率。内容包括基4 Booth编码的详细解释,以及一个16比特有符号数并行阵列乘法器的Verilog设计,涉及Wallace树、CSA和行波进位加法器。文章还讨论了设计中的优化空间,如部分和生成、符号位扩展、Wallace树结构和加法器的选择,并提及了流水线技术的应用。

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目录

一、Radix-4 Booth乘法器原理

二、Verilog设计


一、Radix-4 Booth乘法器原理

上文中介绍了基2 Booth乘法器,本文继续介绍基4 Booth乘法器。

对于N比特数B来说:

N比特数B,将其展开,其中B-1=0

基2 Booth表示为:

其基系数为:

基4 Booth乘法器的基系数为:

所以,上式B可以重写为如下式(位宽为偶数):

将A与B相乘,则:

0、 约定 …………………………………………………………………………………………… 5 1、 无符号数一位乘法 …………………………………………………………………………… 7 2、 符号数一位乘法 ……………………………………………………………………………… 8 3、 布思算法(Booth algorithm) ……………………………………………………………… 9 4、 高(High Radix)布思算法 ……………………………………………………………… 10 5、 迭代算法 …………………………………………………………………………………… 14 6、 乘法运算的实现——迭代 ………………………………………………………………… 18 7、 乘法运算的实现——阵列 ………………………………………………………………… 20 8、 乘加运算 …………………………………………………………………………………… 24 9、 设计示例1 —— 8位、迭代 ……………………………………………………………… 26 1、 实现方案1 —— 一位、无符号 ………………………………………………… 26 2、 实现方案2 —— 一位、布思 …………………………………………………… 33 3、 实现方案3 —— 二位 …………………………………………………………… 39 10、设计示例2 —— 16位、阵列 …………………………………………………………… 45 11、设计示例3 —— 32位、 迭代、阵列 …………………………………………………… 55 1、 实现方案1 —— 乘、加一步走 ………………………………………………… 56 2、 实现方案2 —— 乘、加两步走 ………………………………………………… 67 后记 ……………………………………………………………………………………… 77 个人介绍 ………………………………………………………………………………… 79
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