高性能乘累加器设计优化与应用探讨

高性能乘累加器的设计研究是一篇关于北京大学微电子学与固体电子学专业的博士学位论文，由兰景宏撰写，于2005年提交。该研究着重探讨了高性能乘累加器在数字系统中的核心作用，特别是在高性能微处理器、数字信号处理器、图形图像系统和科学计算等领域，它们是数据通路中的关键算术运算组件，直接影响系统的整体性能。 论文首先指出，硬件实现的乘法器/乘累加器因其对系统性能的重大影响，一直是研究的重点。作者从算法、结构、逻辑、晶体管到版图等多个层次对乘累加器进行了深入研究，强调了在非标准操作、高性能需求以及自顶向下综合方法中，定制设计的重要性。研究过程中，作者特别关注了压缩树结构，并提出了一系列改进方案，如优化的异或电路和全加电路，以及4-2压缩器。 在技术实现方面，论文展示了在中芯国际0.18um数字工艺下对多种乘累加器结构的性能评估，其中包括针对国内0.5um工艺的16x16+犯乘累加器PKUMAC16的设计与流片实验，该设计成功通过了安捷伦93K测试仪的功能验证，性能达到了预设目标。 此外，作者还完成了32x32+64位乘累加器PKU-MAC32的结构级代码描述，并通过综合和静态时序分析，验证了新型全加器结构和新型4-2压缩器的效率提升。这些创新成果为高性能嵌入式处理器的设计提供了关键技术支撑。 这篇论文不仅深入剖析了高性能乘累加器的设计原理和技术挑战，而且展示了实际应用中的创新设计和优化策略，具有重要的理论价值和实践意义，对于推动数字系统性能优化和嵌入式处理器的发展具有积极的推动作用。