FPGA'lar için ardışık büyük çarpıcı tasarımları

Büyük operandlar kriptografi, sinyal işleme ve multimedya uygulamalarında kullanılmaktadır. Yüksek hıza ulaşabilmek için büyük operandların çarpımı büyük çarpıcı donanımı tarafından gerçekleştirilir. Bu devreler en son geliştirilen FPGA'lar tarafından sunulan gömülü aritmetik bloklar kullanılarak tasarlanabilir. Bu tez FPGA platformlarına haritalanabilen on ardışık büyük çarpıcı tasarımını göstermektedir. İlk üç¸ tasarım simetrik gömülü çarpıcılar kullanmaktadır, takip eden üç¸ çarpıcı asimetrik gömülü çarpıcılar kullanmaktadır. Bu altı tasarım gömülü çarpıcı kullanım sayısına bağlı olarak değişmektedir. Takip eden iki tasarım ya büyük sayı çarpabilmekte ya da birden fazla daha küçük çarpımı aynı anda gerçekleştirebilmektedir. Son iki tasarım simetrik çarpıcılarla performansı arttırabilmek için Karatsuba-Ofman çarpma metodunu kullanmaktadır. Birinci tasarım tek duyarlıklı, ikincisi ise önceki iki tasarım gibi çoklu duyarlıklıdır. 64 bitten 2048 bite ardışık büyük çarpıcı uygulamaları modellenmiş ve sentezlenmiştir. Üreticinin aracı ile sentezlenen 256 bit tam kombinasyonel çarpıcı ile karşılaştırıldığında, asimetrik birden fazla çarpıcılı 256 bit ardışık büyük çarpıcı uygulaması 15 kat daha az kaynak kullanmaktadır ve 1,94 kat daha fazla gecikmesi vardır. Ardışık çarpıcıların hız dezavantajları birden fazla duyarlıklı tasarımlarla çözülmüştür. Örneğin 256 bit modunda 2048 bit çoklu duyarlıklı uygulamada her çarpma için gecikme, üreticinin aracı ile sentezlenen kombinasyonel tasarım ile karşılaştırıldığında 4 kattan daha az gecikmelidir. Ayrıca çoklu duyarlıklı tasarım DSP dilimlerinin %50'sini kullanmaktadır ve kombinasyonel tasarım hedef FPGA platformunda DSP dilimlerinin %90'ını kullanmaktadır.