乘法器的使用方法你知道哪些？

在做項(xiàng)目的過(guò)程中，經(jīng)常遇到乘法計(jì)算，乘法器的設(shè)計(jì)就尤為重要。乘法器決定了最終電路功能能否實(shí)現(xiàn)，資源使用量多少以及時(shí)序性能優(yōu)劣等。

乘法計(jì)算中，通常會(huì)使用 “*” 或者設(shè)計(jì)乘法器實(shí)現(xiàn)。

設(shè)計(jì)乘法器時(shí)，通常使用加法樹(shù)乘法器，實(shí)現(xiàn)流程圖如下：

如a[3:0]與b[3:0]乘法器設(shè)計(jì)，與分布式算法類(lèi)似，a*b乘法計(jì)算設(shè)計(jì)如下：a*b[0]<<0 + a*b[1]<<1 + a*b[2]<<2 + a*b[3]<<3，通過(guò)移位和加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)最終功能。結(jié)構(gòu)框圖如上。

設(shè)計(jì)中，上述邏輯存在大量組合邏輯，延時(shí)大，當(dāng)時(shí)序要求不高的情況下，可以使用，當(dāng)時(shí)序要求很高時(shí)，此電路會(huì)產(chǎn)生時(shí)序違規(guī)。要想提高電路時(shí)序性能，需要在x、y、z三處選一處、兩處或者三處加入觸發(fā)器流水邏輯，提高電路時(shí)序性能，但其結(jié)果會(huì)使輸出延遲幾個(gè)時(shí)鐘周期，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮這一情況。

當(dāng)使用 “*” 做乘法運(yùn)算時(shí)，一般綜合工具都會(huì)直接調(diào)用FPGA片上集成的硬核乘法器，而不再使用邏輯單元搭建乘法器。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下：

為利用FPGA片上乘法器實(shí)現(xiàn)最終乘法。為了提高時(shí)序性能，可在w處加入寄存器流水線。

上述設(shè)計(jì)速度明顯優(yōu)于第一種設(shè)計(jì)，但會(huì)消耗大量的片上硬核乘法器。

上述兩種設(shè)計(jì)各有其優(yōu)勢(shì)，在使用中請(qǐng)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)電路采用合理的方案。

在前述文章中，設(shè)計(jì)FFT和IFFT，乘法設(shè)計(jì)采用第二種方案，提高電路速度。如果采用第一種方案，將會(huì)增加流水線程度，增大FFT以及IFFT的計(jì)算周期。

而在簡(jiǎn)單和低速的乘法計(jì)算中使用第一種方案是一種比較良好的選擇。