位元式內積器之設計及應用

Abstract

隨著超大型積體電路技術的發展，吾人可將眾多處理機建構成陣列組態，且將之置於 一個超大型積體電路中；系統操作速度加快，並利用演算法則所含之平行度使計算時 間減少． 在本論文中提出對位元式內積器的設計與應用．這個位元式內積器的設計方法是使用 相依圖形做為計算法的描述，利用標簽粘貼做為處理單元動作的控制，經由空間--時 間轉換法來得到位元式內積器的陣列．由於利用了內積演算法則本身所含之最大的平 行度，吾人得到最短的平均計算時間及最高的利用效率． 在這篇論文裡，同時也對二補數表示法的運算提出一個創新的方法．傳統方法中加上 修正項於最後結困的做法並不能解決所有的問．在此論文中，修正項被改成分配到每 一個乘法運算裡．所有的問題都可以被解決，而且控制的方式因此變得更為簡潔，同 時也可以輕易地複製及擴展． 這個位元式內積器的陣列能夠擴展到許多不同的應用上，例如矩陣與向量乘法，矩陣 與矩陣乘法，一維或二維的FIR 及IIR 濾波器．吾人所提之位元式內積器的陣列可以 藉增大規模來滿足對不同問題大小以及流出速度的要求． 為了建構此位元式內積器的陣列，吾人建立出三種不同類形的基本運算單元，複製並 結合這些基本單元，吾人完成位元式內積器陣列的設計工作，並完成整個線路的佈局 ．時序偏斜（CLOCK SKEW）與功率消耗的問題也一並給予考慮．本論文所提出的是一 個完整的位元式處理器陣列的設計，同時證明它擁有良好的效能．