캐리 선택 가산기에 파이프라인을 적용하면 적은 수의 파이프라인 스테이지를 가지면서 많은 수의 파이프라인 스테이지를 갖는 가산기처럼 높은 주파수 상에서 구동한다. 이 논문에서는 캐리 선택 가산기 구조를 적용한 4 블록 5스테이지 파이프라인 32비트 가산기를 제안하였다. 이 제안된 가산기는 기존의 16스테이지 파이프라인 32비트 가산기와 같이 높은 주파수에서 동작한다. 그럼에도 불구하고 이 제안된 가산기는 기존 16 스테이지 파이프라인 가산기 보다 3배 적은 트랜지스터로 구현 가능하다. 이 가산기는 0.25um CMOS 공정으로 구현할 때 2.5V전압에서 1.67GHz으로 동작한다.
본 연구에서는 완전동형암호로 암호화된 데이터에 적용할 수 있는 가산기 및 다수개의 데이터를 가산할 때 적용할 수 있는 성능이 향상된 가산 방법을 제안한다. 제안 산술 가산기는 기존의 하드웨어 기반의 산술 가산기 중 최적 회로단계(level)를 가지는 Kogge-Stone Adder 방법을 기반으로 하며, 완전동형암호가 제공하는 암호학적 SIMD(Single Instruction for Multiple Data) 기법을 적용하기에 적합하게 설계되었다. 제안한 다수 가산 방법은 완벽한 가산 결과를 보장하는 Kogge-Stone Adder를 반복적으로 사용하여 다수개의 데이터를 가산하지 않고, 3개 이상의 수를 더해야 할 경우, Full-Adder를 이용하여 3개의 수를 최종 C(Carry-out)과 논리합의 결과인 S(Sum) 의 두 개로 줄인다. 이러한 과정을 반복하여 최종적으로 두 개의 수를 더할 경우에만 Kogge-Stone Adder를 사용하여 가산하는 방법이다. 제안 방법은 더하고자 하는 데이터의 개수가 많아질수록 성능이 비약적으로 향상되었고, 이를 실험을 통해 검증한다.
In this paper, BLC adder/subtractor and MTG adder which can be used as a fundamental operation block in VLSI processors are designed, and their structural and electrical characteristics are analyzed and compared. Also, two circuits are fabricated usign 2\ulcorner CMOS process and their time delays for critical paths are measured. For 8 bit binary addition, the measured critical delays for MSB sum of the BLC adder/subtractor are 26 nsec for rising delay and 32nsec for falling. Those for MSB carry out of the MTG adder are 28nsed and 38nsec, respectively. The BLC adder/subtractor has a layout area which is 4 times larger than the MTG adder, and a fast operation speed. On the contrary, the MTG adder has a small layout area and a large time delay.
본 논문은 전류 모드 COMS 다치논리회로를 이용하여 CLA 방식에 의한 8비트 2진 병렬 가산기의 설계를 제안하였고, $5{\mu}m$의 표준 반도체 기술을 이용하여 시뮬레이션하였다. m치의 다치논리회로에 의한 CLA 방식의 가산기 설계시 필요한 발생캐리 $G_K$와 전달캐리 $P_K$의 검출조건을 유도하였고, 이를 4치에 적용하였다. 또한 4치 논리회로와 2진 논리회로의 결합에 의한 연산시 필요한 엔코더, 디코더, mod-4 가산회로, G_k및 P_k 검출회로, 전류-전압 변환회로를 CMOS로 설계하였다. 또한 시뮬레이션을 통해 각 회로의 동작을 검증하였으며, 다치회로의 장점을 이용한 2진 연산에 응용을 보여주었다. 순수한 2진 및 CCD-MVL에 의한 가산기와의 비교를 통해, 제안한 가산기는 1개의 LAC 발생기를 사용하여 1 level로 구성가능하며, 표준 CMOS 기술에 의한 4차 논리회로가 실현 가능하므로 다치논리회로의 유용성을 보였다.
본 논문에서는 전류 모드 다치 논리 CMOS 회로를 이용하여 4치-2치 논리 복호기, 4치 논리 전류 버퍼 4치 논리 전가산기를 제안하였다. 제안한 전가산기는 15개의 트랜지스터를 사용하여 기존의 2치 논리 CMOS 형태의 전가산기와 Current의 전가산기에 비하여 소자수가 각각 60.5%와 48.3% 감소되었으며, 이로 인해 면적 및 내부 노드수가 감소되었다. 본 논문의 회로들은 HSPICE를 사용하여 시뮬레이션 하였고 그 결과를 통하여 각각의 회로들이 정확하게 동작함을 확인하였다. 시뮬레이션 결과, 제안한 전가산기는 1.5ns의 전달 지연과 0.45mW의 전력소모 특성을 갖는다. 또한 전가산기는 본 논문에서 설계한 복호기 및 4치 논리 전류 버퍼를 사용하면 기존의 2치 논리에 쉽게 적용할 수 있다.
An optical adder for a modified signed-digit(MSD) number system using joint spatial encoding method is proposed. In order to minimize the numbers of symbolic substitution rules, nine input patterns were divided into five groups of the same addition results. For recognizing the input reference patterns, masks and reference patterns without any other spatial operations are used. This adder is implemented by smaller system in size than a conventional adder.
본 논문에서는 CPF(Carry-Propagation-Free)의 특성을 갖는 RB(Redundant Binary)연산을 이용한 새로운 구조의 24비트 2의 보수 덧셈기를 설계하였다. TC2RB(Two's Complement to RB SUM converter)의 속도와 트랜지스터 개수를 줄이기 위해 MPPL(Modifed PPL) XOR/XNOR 게이트를 제안하고 고속 RB2TC(RB SUM to Two's Complement converter)를 사용한 두 가지 형태의 덧셈기를 제안하였다. 각 덧셈기의 특징을 살펴보면, TYPE 1 덧셈기는 VGS(Variable Group Select) 방식을 사용하여 덧셈기의 속도를 향상시켰으며 TYPE 2 덧셈기는 64비트 GCG(Group Change bit Generator)회로와 8비트 TYPE 1 덧셈기를 사용하여 속도를 향상시켰다. 64비트 TYPE 1 덧셈기의 경우 CLA와 CSA에 비해 각각 23.5%, 29.7%의 속도 향상을 TYPE 2 덧셈기의 경우 각각 41.2%, 45.9%의 속도 향상을 기대할 수 있다. 레이아웃된 24비트 TYPE 1과 TYPE 2 덧셈기의 전달지연 시간은 각각 1.4ns와 1.2ns로 나왔다. 제안한 덧셈기는 매우 규칙적인 구조를 가지고 있기 때문에 빠른 시간에 회로 설계 및 레이아웃이 가능하며 마이크로프로세서나 DSP 등과 같이 고속연산을 필요로 하는 경우에 적합하다.
본 논문에서는 동일한 크기의 지수를 갖는 십진 부동소수점 오퍼랜드의 가산 및 감산연산을 빠르게 하기 위해, 두 개의 데이터 경로를 가지는 십진 부동소수점 가산기를 제안한다. 제안된 십진 부동소수점 가산기는 L. K. Wang의 오퍼랜드 정렬 계획을 사용하지만 오퍼랜드의 지수 크기가 같을 경우 정밀도를 보장하는 범위 내에서 속도 향상을 위해 고속의 데이터 경로를 통해 연산한다. 제안된 가산기의 성능 평가를 위해 Design Compiler에서 SMIC사의 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정 테크놀로지 라이브러리를 이용하여 합성하였다. 합성 결과 면적은 L. K. Wang의 가산기와 비교하여 8.26% 증가하였지만 전체 임계경로의 지연시간이 10.54% 감소하였다. 또한 같은 크기의 지수를 가지는 오퍼랜드를 연산할 때는 임계경로보다 13.65% 단축된 경로에서 연산을 수행하는 것을 확인하였다. 제안한 십진 부동소수점 가산기 구조는 동일 크기의 지수를 가지는 오퍼랜드의 비중이 2% 이상일 때 L. K. Wang의 가산기 구조 대비 효용성이 높다.
1bit full adder have 3 input (including carry_in) and 2 outputs(Sum and Carry_out). Because of 1 bit full adder's propagation delay. We usually use 4-bit binary full adder with fast carry, 74LS283. The 74LS283 is positive logic circuit chip. But the logic function of binary adder is symmetrical, so it can be possible to use it not only positive logic but also the negative logic. This thesis use symmetrical property. such as $C_{i+1}(\bar{a_i}\bar{b_i}\bar{c_i})=C_{i+1}{\bar}(a_i,\;b_i,\;c_i)$ and $S_i(\bar{a_i}\bar{b_i}\bar{c_i})=\bar{S_i}(a_i,\;b_i,\;c_i)$. And prove this property with logic operation. Using these property, the 74LS283 adder is possile as the negation logic circuit. It's very useful to use the chip in negative logic. because many system chip is negative logic circuit. for example when we have negative logic chip with 74LS283. we don't need any not gate for 74LS283 input, and just use output of adder(74LS283) as the negation of original output.
This paper proposes a new addition algorithm to improve the addition speed which is one of the important factors for data path functions. We have designed a fast 64-bit adder utilizing al dynamic chain architecture based on the proposed Sum-Selector Generation (SSG) algorithm. Proposed adder is designed with pass-transistor logicto achieve a high speed operation in low voltage circumstance. Realized 64-bit adder with 0.8.mu.m CMOS double-metal process technology has been fully tested. it operates at 185 MHz with 5.0V and chip area occupies 3.66mm$^{2}$. It is also demonstrated that designed adder operates even at 2.0V power supply condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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