近似乘法器设计方法、近似乘法器和图像锐化电路技术

本申请涉及一种近似乘法器设计方法、近似乘法器和图像锐化电路所述方法包括：将精确4位Dadda树形乘法器中用于部分乘积累加的半加器替换为全加器，将其中的低4位计算电路替换为近似加法电路，获得近似4位乘法器。其中，近似加法电路包括逻辑或电路，用于获得该近似4位乘法器最终乘积的自LSB起第2位的数值。根据该近似4位乘法器中部分乘积累加结果的自LSB起第2至4列的数值，该近似加法电路的输出数值，设计错误检测和校正电路，用于消除近似4位乘法器输出的最终乘积的错误。上述方法从结构上对乘法器进行了实质性的改进，一方面降低了硬件资源使用量，另一方面提供了纠错机制，使近似乘法器的其计算结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
近似乘法器设计方法、近似乘法器和图像锐化电路
本申请涉及低功耗数字信号处理电路设计
，特别是涉及一种近似乘法器设计方法、近似乘法器和图像锐化电路。
技术介绍
在一些容错应用中，计算数值的精度可以适度的降低，在“近似”的基础上进行运算，相关技术被统称为近似计算。近似计算的电路设计的主要思路是改变电路实现逻辑，通过简化电路结构来降低电路占用的资源。近似计算电路已经广泛运用于数字信号处理(DSP)系统、多媒体、模糊逻辑和神经网络中，在为相关应用提供具有实用价值的计算结果的同时，通过降低计算精度来简化电路、缩小芯片面积，并降低电路功耗。乘法器是逻辑算数单元中主要的资源消耗单元，在图像处理电路中大量应用，因此有必要通过近似化设计降低乘法器的资源消耗。目前，大多数近似乘法器设计仅针对部分乘积项压缩累加过程中的基本部件，如采用半加器、全加器以及压缩器等实现近似乘法器，并未考虑纠错机制，不具备检错纠错的功能。例如现有技术提供了一种精确4位Dadda树形乘法器，如图1所示，在部分乘积累计过程中(PPR，PartialProductReduction)中利用一个半加器(HA，HalfAdder)、一个4:2压缩器和一个全加器进行部分乘积的压缩累加，使用行波进位加法器(CPA，CarryPropagationAdder)进行最终累加计算，获得最终乘积。此外，对于一些具备纠错机制的近似乘法器设计，其纠错机制的实现方式是改进乘法器内部分乘积项压缩累加的基本部件，而未对乘法器结构进行实质性改进。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提供纠错机制的近似乘法器设计方法、近似乘法器和图像锐化电路。一种近似乘法器设计方法，所述方法包括：将精确4位Dadda树形乘法器中用于部分乘积累加的半加器替换为全加器，将该精确4位Dadda树形乘法器中的低4位计算电路替换为近似加法电路，获得近似4位乘法器。其中，近似加法电路包括逻辑或电路，用于获得该近似4位乘法器最终乘积的自LSB起第2位的数值。根据该近似4位乘法器中部分乘积累加结果的自LSB起第2至4列的数值，该近似加法电路的输出数值，设计错误检测和校正电路，用于消除近似4位乘法器输出的最终乘积的错误。其中一个实施例提供的方法，还包括：根据该4位近似乘法器和该错误检测和校正电路，设计功率门控电路，该功率门控电路用于根据预设的计算精度阈值开启或关闭该错误检测和校正电路。其中一个实施例提供的方法，还包括：使用行波进位加法器执行最终累加计算，获得该近似4位乘法器最终乘积的高4位的数值。其中一个实施例提供的方法，还包括：使用1个精确N/2位Dadda树形乘法器组成N位乘数的高N/2位和N位被乘数的高N/2位相乘的精确最终乘积的计算电路。使用3个近似N/2位乘法器组成该乘数和该被乘数的其他位相乘的近似最终乘积的计算电路，其中，N＝2k，k＝3，4，5……。一种近似乘法器，其特征在于包括：近似4位乘法器，其电路为：将精确4位Dadda树形乘法器中用于部分乘积累加的半加器替换为全加器，将该精确4位Dadda树形乘法器中的低4位计算电路替换为近似加法电路。该近似加法电路包括逻辑或电路，用于获得该近似4位乘法器最终乘积的自LSB起第2位的数值。错误检测和校正电路，其输入为近似4位乘法器中部分乘积累加结果的自LSB起第2至4列的数值，输出为校正值。该校正值用于消除近似4位乘法器输出的最终乘积的错误。其中一个实施例中，还包括功率门控电路，用于根据预设的计算精度阈值开启或关闭错误检测和校正电路。其中一个实施例中，还包括行波进位加法器，用于获得该近似4位乘法器的最终乘积的高4位的数值。其中一个实施例中，还包括：1个精确N/2位Dadda树形乘法器，用于计算N位乘数的高N/2位和N位被乘数的高N/2位相乘的精确最终乘积。其中，N＝2k，k＝3，4，5……。3个近似N/2位乘法器，用于计算该乘数和被乘数的其他位相乘的近似最终乘积。一种图像锐化电路，包括权利要求上述任意一项实施例中所述的近似乘法器。上述近似乘法器设计方法、近似乘法器和图像锐化电路，将精确4位Dadda树形乘法器中用于部分乘积累加的半加器替换为全加器，对低4位计算电路进行近似计算设计，并设计了相应的错误检测和校正电路，从结构上对乘法器进行了实质性的改进，提供了具有纠错机制的近似乘法器，使其计算结果更加准确。附图说明图1为现有技术中精确4位Dadda树形乘法器的电路结构示意图；图2为一个实施例中近似乘法器设计方法的步骤示意图；图3为一个实施例中近似乘法器的电路结构示意图；图4为一个实施例中错误检测和校正电路的结构示意图；图5为一个实施例中功率门控电路的结构示意图；图6为一个实施例中N位近似乘法器的计算原理示意图；图7为一个实施例中16位近似乘法器的结构示意图；图8为一个实施例中图像锐化电路的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。现有技术中的精确4位Dadda树形乘法器，如图1所示，在部分乘积累加(PPR，PartialProductReduction)中利用一个半加器(HA，HalfAdder)、一个4:2压缩器和一个全加器进行部分乘积的压缩累加，使用行波进位加法器(CPA，CarryPropagationAdder)进行最终累加计算，获得最终乘积。采用树形结构使部分乘积的累加过程能够并行执行，提高硬件资源利用效率、减小时间延迟，这一点在乘法器位数增多时体现地更加明显。本申请基于图1所示的精确4位Dadda树形乘法器，提供的一种近似乘法器设计方法，所述方法包括：步骤202：将精确4位Dadda树形乘法器中用于部分乘积累加的半加器替换为全加器，将该精确4位Dadda树形乘法器中的低4位计算电路替换为近似加法电路，获得近似4位乘法器。其中，近似加法电路包括逻辑或电路，用于获得该近似4位乘法器最终乘积的自LSB起第2位的数值。具体地，通过上述近似乘法器设计方法，可获得如图3所示的近似4位乘法器。可以看到，与图1所示的精确4位Dadda树形乘法器相比，图3所示的近似4位乘法器在最终累加阶段(FinalAddition)，其低4位的p3列从两个累加项变成了一个累加项，因此p0、p3和p4可直接用作乘法器输出。p1和p2的值为逻辑0或者1，且p1等于逻辑1和p1等于逻辑1的概率均为0.25，等于逻辑0的概率均0.75。对于p1和p2的组合，“00”“01”“10”发生的概率比组合“11”高，因此可以使用逻辑或门实现p1和p2的近似加法。基于上述电路改进，图3所示的近似4位乘法器在最后累加阶段采用的加法器的数量减少到了3个。步骤204：根据该近似4位乘法器中部分乘积累加结果的自LSB起第2至4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近似乘法器设计方法，所述方法包括：/n将精确4位Dadda树形乘法器中用于部分乘积累加的半加器替换为全加器，将所述精确4位Dadda树形乘法器中的低4位计算电路替换为近似加法电路，获得近似4位乘法器；所述近似加法电路包括逻辑或电路，用于获得所述近似4位乘法器的最终乘积的自LSB起第2位的数值；/n根据所述近似4位乘法器中部分乘积累加结果的自LSB起第2至4列的数值，所述近似加法电路的输出数值，设计错误检测和校正电路，用于消除所述近似4位乘法器输出的所述最终乘积的错误。/n

【技术特征摘要】
1.一种近似乘法器设计方法，所述方法包括：
将精确4位Dadda树形乘法器中用于部分乘积累加的半加器替换为全加器，将所述精确4位Dadda树形乘法器中的低4位计算电路替换为近似加法电路，获得近似4位乘法器；所述近似加法电路包括逻辑或电路，用于获得所述近似4位乘法器的最终乘积的自LSB起第2位的数值；
根据所述近似4位乘法器中部分乘积累加结果的自LSB起第2至4列的数值，所述近似加法电路的输出数值，设计错误检测和校正电路，用于消除所述近似4位乘法器输出的所述最终乘积的错误。


2.根据权利要求1所述的近似乘法器设计方法，其特征在于还包括：
根据所述4位近似乘法器和所述错误检测和校正电路，设计功率门控电路；所述功率门控电路用于根据预设的计算精度阈值开启或关闭所述错误检测和校正电路。


3.根据权利要求1所述的近似乘法器设计方法，其特征在于：
使用行波进位加法器执行最终累加计算，获得所述近似4位乘法器最终乘积的高4位的数值。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的近似乘法器设计方法，其特征在于还包括：
使用1个所述精确N/2位Dadda树形乘法器组成N位乘数的高N/2位和N位被乘数的高N/2位相乘的精确最终乘积的计算电路；
使用3个所述近似N/2位乘法器组成所述乘数和所述被乘数的其他位相乘的近似最终乘积的计算电路；其中，N＝2k，k＝3，4，5……。

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【专利技术属性】
技术研发人员：杨志玺，杨俊，李献斌，郭熙业，吴先宇，赵振岩，周超，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43