MCIM: Area efficient multi-cycle integer multipliers

Büyük bit genişliklerine sahip hızlı çarpıcılar, önemli miktarda silikon alanı kaplayabilir. Bu alanı çoklu saat darbeli (kısaca darbe) çarpıcılar kullanarak en aza indirebiliriz. Bu tezde, yenilikçi ve verimli Çoklu-Darbeli Tamsayı Çarpıcıları (MCIM) çalışılmakta olup, ilgili tasarımların mimarileri ve parametrize Verilog devre üreteçleri tarif edilmektedir. Donanımda bir algoritmayı gerçekleştirirken veya basit bir işlemci tasarlarken, ortalamada darbe başına 1'den daha az çarpma olması olasıdır. Ayrıca darbe başına çarpmaların mesela 3.5 gibi kesirli bir sayı olması da yaygındır. Böyle bir durumda, her biri darbe başına 1 sonuç veren (akış hızı = 1) 4 adet çarpıcı kullanabiliriz. Bunun yerine, bir önceki çarpıcılardan 3 adet ve ek olarak 1/2 akış hızına sahip 1 adet çarpıcı kullanabiliriz. Kaynak paylaşımı, daha düşük akış hızına sahip bir çarpıcının daha küçük olmasına, dolayısıyla alan tasarrufuna olanak tanır. Bizim MCIM tasarımlarımız, akış hızı, gecikme ve saat frekansı açısından özelleştirme sunar. Bu çalışmada, kendi içinde (gerçekleme açısından) türevleri olan 3 mimari önerilmiştir. Bu mimariler, farklı hızlar ve çarpma boyutları için optimize edilmiş olup, belirli bir uygulama için elde edilebilecek alan küçültmelerini en üst düzeye çıkarırlar. Her ne kadar MCIM fikri 1/n'lik bir akış hızına yönelik de olsa (n tamsayı ve n ≥ 2), bu tezdeki tasarımlarımız, türevleri ve sonuçlar n=2 ve n=3 içindir. Ayrıca, MCIM tasarımlarımızın kombinasyonları, 2/3 ve 5/6 gibi akış hızları da sunabilir. Önerilen tüm tasarımlar, çeşitli bit genişlikleri için otomatik olarak sentezlenmiş ve test edilmiştir. MCIM çarpıcıları, "*" operatörünün 1 akış hızı için sentezlenmesine göre, 8, 16, 32, 64 ve 128 bit genişlikleri için %21, %42, %32, %42 ve %63'e kadar alan tasarrufu sunar. Ek olarak, önerilen tasarımlar belirli koşullar altında güç tasarrufu da sağlayabilmektedir.