Организация процессоров
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.
Как уже упоминалось, основным элементом матричного умножителя является сумматор с сохранением переноса (ССП или Carry Save Adder - CSA). Его используют не только в умножителях, но и везде, где необходимо ускорить сложение N чисел. Так, на рис. 3.5. показан сумматор для сложения 3 чисел на базе ССП. Остановимся на принципе построения подобных устройств. Полный сумматор (ПС) позволяет складывать 3 одноразрядных числа. Обычно в качестве третьего слагаемого выступает перенос, поступающий либо с предыдущего сумматора, либо со схемы передачи переноса. Но если в качестве третьего слагаемого использовать соответствующий разряд третьего n-разрядного числа и не передавать перенос в следующий одноразрядный сумматор, то на выходе сумматора сформируется сумма в данном разряде и перенос.
На выходе линейки таких сумматоров формируются два числа - собственно сумма разрядов трех n-разрядных слагаемых и сумма переносов при сложении этих слагаемых. Сумма этих двух чисел и представляет собой значение суммы трех слагаемых:
.
Линейка полных сумматоров, обведенная на рис.
|
