Организация процессоров

3.1. Это схема умножителя Брауна. На схеме не показаны вентили, необходимые для получения всхе частичных произведений, а также фиксаторы, необходимые на выходе каждой линейки сумматоров. Каждая линейка сумматоров представляет собой так называемый сумматор с сохранением переноса (ССП), который широко применяется в различных арифметических устройствах. Рис. 3.4
Пунктиром на рисунке обведен параллельный сумматор, который может быть реализован, как показано на рисунке, то есть как сумматор с последовательным переносом, или – по схеме с ускорением переноса. Время умножения на подобном уножителе :
Tумн = t + (n + m - 2)*tsm, где n – разрядность множимого, m – разрядность множителя.
В формуле не присутствуют затраты на сдвиги, так как они залдаются жестко путем соединений линеек сумматоров, кроме того, считаем, что все частичные произведения формируются за 1 логическое умножение. Для нашего случая время на умножение оказывается равным 13 t. Таким образом, быстродействие умножителя по сравнению с обычной схемой примерно в 3 раза выше. Кроме того, умножитель может работать в режиме конвейера. В данном случае число его ступеней равно 6 (так как в сумматоре с последовательным переносом придется организовывать три отдельные ступени). Пиковая производительность конвейера при полной загрузке – 1 результат за 2t, то есть в 20 раз выше, чем в обычной схеме. Такой выигрыш достигается за счет дополнительных аппаратных затрат, которые выше, чем в первом случае примерно в 4-5 раз. В умножителе Брауна используются несколько основных способов повышения производительности: -
рапспараллеливание вычислений (одновременное вычисление всех Abi ); -
конвейеризация вычислений (цикл умножения разворачивается в последовательность ступеней, межразрядные переносы сохраняются и передаются на следующую ступень); -
аппаратная реализация и специализация вычислений позволяет избежать расходов на сдвиг, который задается жестко, сохранение переноса также диктуется выбранным для аппаратной реализации алгоритмом.