AnÁlise De Desempenho Entre Multiplicadores Implementados Em Fpga

Raphael Da Costa Neves, Iuri Castro, Jeferson Marques, Sidinei Ghissoni, Alessandro Girardi

Resumo


Introdução: A operação de multiplicação é essencial para microprocessadores, processadores de sinais digitais (DSPs) e unidades lógicas aritméticas (ULAs). Na área de DSP a multiplicação é responsável por uma parte significativa do consumo de potência global deste circuito. Os processadores para circuitos embarcados são utilizados em diversas aplicações. O bloco que realiza a multiplicação deve ser otimizado para diferentes parâmetros como área, consumo de potência e velocidade de processamento. Por exemplo, em processamentos de sinais de vídeos o bloco de multiplicação deve ter um bom desempenho em velocidade, enquanto que em dispositivos móveis as restrições são em área e consumo. Material e Métodos: Assim, este trabalho visa comparar módulos multiplicadores parametrizáveis em 12, 24, 32, 48 e 64 bits visando aplicação em FPGA (Field Programmable Gate Array). Os multiplicadores foram descritos em HDL (Hardware Description Language) utilizando a ferramenta Quartus II 9.0sp2 Web Edition. Para determinar o consumo de potência e frequência de operação utilizaram-se as ferramentas PowerPlay Power Analyzer e Classic Timing Analyzer, as quais são incorporadas ao Quartus. Resultados e Discussão: Fora m descrito em HDL cinco circuitos multiplicadores: Multiplicador Ripple-Carry (MRC), Carry-Save (MCS), Sequencial (MSEQ), Comportamental (MCOMP) e Megafuntion LPM_MULT(LPM) . O multiplicador MCR teve o pior desempenho em área e velocidade de operação. A potência consumida para os cinco módulos variou em torno de 1% para o mesmo número de bits, apesar das arquiteturas terem topologias bem diferentes. Os módulos MSEQ e LPM obtiveram altas freqüências de operação. Conclusões: A escolha de cada circuito tem grande impacto no desempenho dos blocos multiplicadores. Assim, a especificação deste bloco é um ponto importante para desenvolvimento de circuitos integrados, pois existe uma grande variação em área, desempenho e consumo de cada circuito. Se desejássemos um circuito de 64 bits com alta velocidade de processamento o módulo adequado seria o LPM e MCOMP, conforme os resultados obtidos durante esta pesquisa. Portanto, cada bloco multiplicador possui uma característica que deve ser explorada de forma adequada em cada projeto. Orgão de Fomento: CNPq

Palavras-chave


Sistemas digitais, Fpga, Multiplicadores

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