초록
단정도 (single-precision) 승산과 배정도 (double-precision) 승산을 연산할 수 있는 이중 모드 승산기 (dual mode multiplier; DMM)를 $0.25-\mum$ 5-metal CMOS 공정으로 설계하였다. 단정도 승산기 회로를 사용하여 배정도 승산을 연산할 수 있는 효율적인 알고리듬을 제안하였으며, 이는 배정도 승산을 4개의 단정도 부분 승산으로 분할하여 순차적인 승산-누적 연산으로 처리하는 방법을 기초로 한다. 제안된 방법은 배정도 승산기에 비해 latency와 throughput cycle은 증가하나, 회로 복잡도를 약 113로 감소시킬 수 있어 칩 면적과 전력소모 측면에서 장점을 갖는다. 설계된 DMM은 radix-4 Booth receding과 redundant binary(RB) 연산을 적용하여 설계된 $28-b\times28-b$ 단정도 승산기, 누적기 그리고 동작모드 선택을 위한 단순한 제어회로 등으로 구성되며, 약 25,000개의 트랜지스터와 $0.77\times0.40-m^2$의 면적을 갖는다. 시뮬레이션 결과, 2.5-V 전원전압에서 200-MHZ의 클록 주파수로 안전하게 동작할 수 있을 것으로 예상되며, 평균 전력소모는 배정도 승산모드에서 약 130-㎽이 다.
A dual-mode multiplier (DMM) that performs single- and double-precision multiplications has been designed using a $0.25-\mum$ 5-metal CMOS technology. An algorithm for efficiently implementing double-precision multiplication with a single-precision multiplier was proposed, which is based on partitioning double-precision multiplication into four single-precision sub-multiplications and computing them with sequential accumulations. When compared with conventional double-precision multipliers, our approach reduces the hardware complexity by about one third resulting in small silicon area and low-power dissipation at the expense of increased latency and throughput cycles. The DMM consists of a $28-b\times28-b$ single-precision multiplier designed using radix-4 Booth receding and redundant binary (RB) arithmetic, an accumulator and a simple control logic for mode selection. It contains about 25,000 transistors on the area of about $0.77\times0.40-m^2$. The HSPICE simulation results show that the DMM core can safely operate with 200-MHZ clock at 2.5-V, and its estimated power dissipation is about 130-㎽ at double-precision mode.
