光电混合乘法器制造技术

本发明专利技术提供了一种光电混合乘法器，包括：部分积产生模块对输入的乘数进行乘积运算，并输出乘积运算结果；光脉冲产生模块产生光脉冲；列累加模块接收乘积运算结果，作为控制信号，同时接收光脉冲，根据控制信号决定是否对光脉冲进行延时，并输出光脉冲；进位累加模块接收列累加模块输出的光脉冲，根据进位信号决定是否对光脉冲进行延时以及决定延时时间，并输出光脉冲；光电转换模块接收进位累加模块输出的光脉冲，并将其转换为相应的电脉冲信号；进位产生模块接收电脉冲信号，根据电脉冲信号到达的时间判断光脉冲延时的个数以得到累加运算的结果，并产生进位信号。本发明专利技术采用光器件和电器件混合进行乘法计算，以提高乘法器的性能并降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
光电混合乘法器
本专利技术涉及光电
，尤其是涉及一种光电混合乘法器。
技术介绍
乘法器作为CPU、DSP和神经网络处理器中的重要运算单元，被广泛的应用于频率乘法、乘累加、快速傅里叶变换等操作中，其计算性能、功耗开销对整个电路有较大的影响。因此，一个高性能、低功耗的乘法器设计对上述这些应用来说是至关重要的。从操作上来讲，乘法可分为两步。首先按位计算出部分积，然后对部分积进行累加。现有的乘法器设计多数基于电器件，从器件开销的角度来讲，其电器件数量和乘法器位宽成平方关系，从性能的角度来讲，其频率受限于部分积累加中进位链传播的延时，从功耗的角度来讲，由于电乘法器内部各个信号到达时间不同而引起的毛刺以及由于操作数自身输入模式导致的不必要翻转均带来了额外的功耗开销。为了降低器件开销，已有一些工作尝试在时域上进行部分积累加。在时域上进行累加的优点在于，无论乘法器的位宽如何扩展，仅需要一条链路就可以完成部分积的累加操作，降低了所使用的电器件数量。然而，由于信号在电器件中的传播速度受限，且时域的累加操作时间与操作数的大小成线性关系，在时域上进行累加延长了乘法器的关键路径长度。与电器件相比，光器件具有低延迟、高带宽、低功耗等优点。已有的一些工作使用半导体光放大器(SOA)、马赫曾德尔干涉仪(MZI)等器件来实现两比特或者四比特的全光乘法器。然而，随着位数的增大，全光乘法器所使用的光器件数量迅速增长，延时和功耗也随之增长，严重恶化了光器件所带来的性能和功耗收益。除此之外，现有的全光乘法器均需要大量光电转换以实现逻辑运算，带来了额外的器件开销。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光电混合乘法器，可以使用电器件进行部分积运算，使用光器件进行累加计算，电器件和光器件结合达到降低功耗的效果。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种光电混合乘法器，包括：部分积产生模块，用于对输入的乘数进行乘积运算，并输出乘积运算结果；光脉冲产生模块，用于产生光脉冲；列累加模块，接收所述乘积运算结果，所述乘积运算结果作为控制信号，同时接收所述光脉冲产生模块的光脉冲，所述列累加模块根据所述控制信号决定是否对所述光脉冲进行延时，最后输出光脉冲；进位累加模块，用于接收所述列累加模块输出的光脉冲，并根据进位信号决定是否对所述光脉冲进行延时，以及根据进位信号决定延时时间，最后输出光脉冲；光电转换模块，用于接收所述进位累加模块输出的光脉冲，并将其转换为相应的电脉冲信号；以及进位产生模块，接收所述电脉冲信号，根据所述电脉冲信号到达的时间判断光脉冲延时的个数以得到累加运算的结果，并产生进位信号；其中，所述光脉冲产生模块、列累加模块和所述进位累加模块为光器件，所述部分积产生模块和所述进位产生模块为电器件。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述部分积产生模块包括与门装置。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述光脉冲产生模块包括：激光器，用于发射连续光；光开关，用于接收所述连续光，并产生所述光脉冲。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述列累加模块包括多个串行连接的固定光延时器件，多个所述光延时器件依次根据所述控制信号决定是否对所述光脉冲进行延时。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述固定延时器件对所述光脉冲延迟固定的时间或者不延迟。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述列累加模块包括8个串行连接的固定光延时器件，8个所述固定光延时器件依次根据所述控制信号决定是否对所述光脉冲进行延时。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述固定光延时器件受控于所述部分积产生模块产生的8位控制信号。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述控制信号为高电平，则输入到所述固定光延时器的光脉冲被延时一个固定的时间，所述控制信号为低电平，则输入到所述固定光延时器的光脉冲不进行延时。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述进位累加模块包括一个可控光延时器件，所述可控光延时器件对所述光脉冲延时或者不延时，并且延时的时间能够控制。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述光电转换模块接收所述进位累加模块输出的光脉冲，并使用光电转换器件以及放大电路将其转换位相应的电脉冲信号来控制计数器。可选的，在所述的光电混合乘法器中，所述进位产生模块包括：计数器，在光脉冲产生的同时开始计数，在接收到所述电脉冲信号之后暂停计数，此时所述计数器中的值即为累加运算的结果；译码器，用于接收所述累加运算的结果，并且生成此次乘法计算的一比特积以及进位信号，所述一比特积作为此次乘法的运算结果，所述进位信号被发送给所述进位累加模块以作为下次乘法计算的进位信号。在本专利技术提供的光电混合乘法器中，本专利技术采用了电器件进行部分积运算，采用光器件进行累加运算。相比于全部是电器件的乘法器，消除了内部各个信号到达时间不同而引起的毛刺和由于操作数自身输入模式导致的不必要翻转，进而降低了功耗。相对于全部是光器件的乘法器，降低了延迟和功耗。总之，采用光器件和电器件混合进行乘法计算，可以提高乘法器的性能并降低功耗。附图说明图1是本专利技术实施例的光电混合乘法器的结构示意图；图2是本专利技术实施例的光电混合乘法器的计算模型；图3是本专利技术实施例的光电混合乘法器的计算细节图；图4是本专利技术实施例的光电混合乘法器的输入输出的波形图；图中：100-部分积产生模块、200-光脉冲产生模块、210-激光器、220-光开关、300-列累加模块、310-固定光延时器件、400-进位累加模块、410-可控光延时器件、500-光电转换模块、510-光接收器、600-进位产生模块、610-计数器、620-译码器。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。随着硅光工艺的不断发展，现有的技术已经可以将光子器件和电子器件集成到同一块芯片上。这使得硅光工艺可以同时利用电器件和光器件的优势，具有高带宽、低开销等特点。这使得使用硅光工艺来设计一个高性能、低功耗的光电混合乘法器成为可能。在此基础上，利用时域计算可以将光电转换减少至一路，可以有效减少光电转换的开销。因此，请参照图1，本专利技术提供了一种光电混合乘法器，通过多个回合的部分积运算完成多位操作数的乘法运算，包括：部分积产生模块100100，用于对输入的乘数进行乘积运算，并输出乘积运算结果；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电混合乘法器，其特征在于，包括：/n部分积产生模块，用于对输入的乘数进行乘积运算，并输出乘积运算结果；/n光脉冲产生模块，用于产生光脉冲；/n列累加模块，接收所述乘积运算结果，所述乘积运算结果作为控制信号，同时接收所述光脉冲产生模块的光脉冲，所述列累加模块根据所述控制信号决定是否对所述光脉冲进行延时，最后输出光脉冲；/n进位累加模块，用于接收所述列累加模块输出的光脉冲，并根据进位信号决定是否对所述光脉冲进行延时，以及根据进位信号决定延时时间，最后输出光脉冲；/n光电转换模块，用于接收所述进位累加模块输出的光脉冲，并将其转换为相应的电脉冲信号；以及/n进位产生模块，接收所述电脉冲信号，根据所述电脉冲信号到达的时间判断光脉冲延时的个数以得到累加运算的结果，并产生进位信号；/n其中，所述光脉冲产生模块、列累加模块和所述进位累加模块为光器件，所述部分积产生模块和所述进位产生模块为电器件。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电混合乘法器，其特征在于，包括：
部分积产生模块，用于对输入的乘数进行乘积运算，并输出乘积运算结果；
光脉冲产生模块，用于产生光脉冲；
列累加模块，接收所述乘积运算结果，所述乘积运算结果作为控制信号，同时接收所述光脉冲产生模块的光脉冲，所述列累加模块根据所述控制信号决定是否对所述光脉冲进行延时，最后输出光脉冲；
进位累加模块，用于接收所述列累加模块输出的光脉冲，并根据进位信号决定是否对所述光脉冲进行延时，以及根据进位信号决定延时时间，最后输出光脉冲；
光电转换模块，用于接收所述进位累加模块输出的光脉冲，并将其转换为相应的电脉冲信号；以及
进位产生模块，接收所述电脉冲信号，根据所述电脉冲信号到达的时间判断光脉冲延时的个数以得到累加运算的结果，并产生进位信号；
其中，所述光脉冲产生模块、列累加模块和所述进位累加模块为光器件，所述部分积产生模块和所述进位产生模块为电器件。


2.如权利要求1所述的光电混合乘法器，其特征在于，所述部分积产生模块包括与门装置。


3.如权利要求1所述的光电混合乘法器，其特征在于，所述光脉冲产生模块包括：
激光器，用于发射连续光；
光开关，用于接收所述连续光，并产生所述光脉冲。


4.如权利要求1所述的光电混合乘法器，其特征在于，所述列累加模块包括多个串行连接的固定光延时器件，多个所述光延时器件依次根据所述控制信号决定是否对所述光脉冲进行延时。


5.如权利要求4所述的光电混合乘法器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：何卫锋，裴秉玺，纪鹏飞，林文淼，毛志刚，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31