
【计】 fast multiplier
celerity; fleetness; speediness
【医】 pycno-; pykno-; tacho-; tachy-
【计】 M; multiplying unit
快速乘法器(Fast Multiplier)是数字电路与计算机算术中的核心组件,其设计目标是通过优化算法和硬件结构,显著提升二进制乘法运算的速度与效率。以下从汉英词典角度解析其技术内涵:
定义与基础原理
快速乘法器对应英文术语为"Fast Multiplier",指采用并行计算、进位预测等创新架构的硬件乘法装置。与传统逐位移位相加的串行乘法器相比,其通过减少关键路径延迟实现加速(参考:《数字系统与逻辑设计》,清华大学出版社)。核心公式可表示为:
$$ P = A times B = sum_{i=0}^{n-1} (a_i cdot B) cdot 2^i $$
其中A、B为n位二进制操作数,$a_i$为A的第i位。
典型技术实现
应用场景
主要应用于数字信号处理器(DSP)、浮点运算单元(FPU)及人工智能加速芯片,在实时图像处理(如FFT运算)和深度学习矩阵乘法的场景中,其吞吐率可达到传统设计的3-5倍(参考:ARM Cortex-M7技术白皮书)。
设计权衡要素
根据IEEE 754标准,现代快速乘法器需在面积(Gate Count)、功耗(Power Dissipation)和时延(Critical Path Delay)之间进行平衡,通常采用TSMC 7nm工艺时,32位乘法器可在0.8ns内完成运算(参考:Synopsys DesignWare IP文档)。
快速乘法器是一种用于数字电路的高效乘法运算单元,其核心目标是通过优化算法和硬件结构来提升乘法运算速度。以下是详细解释:
快速乘法器属于数字电路中的算术逻辑单元,专门用于实现两个二进制数的快速相乘。与基础乘法器相比,它通过改进编码方式和计算结构(如Booth算法、Wallace树等)减少运算步骤,从而显著缩短延迟。
以Verilog实现的16位快速乘法器为例,输入两个16位补码数,通过Booth编码生成部分积,再经Wallace树压缩为最终32位结果。例如:
输入:0110000010000000(24704) × 1000000000000001(-32767)
输出:11001111110000000110000010000000(-809,475,968)
快速乘法器通过算法与硬件的协同优化,解决了传统乘法器速度瓶颈,广泛应用于对实时性要求高的领域。其设计需权衡速度、面积和功耗,是现代数字系统(如CPU、DSP)的关键组件。
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