基于部分积概率分析的高精度低功耗近似浮点乘法器设计

摘要：

浮点乘法器是高动态范围(HDR)图像处理、无线通信等系统中的关键运算单元,其相比于定点乘法器动态范围更广,但复杂度更高.近似计算作为一种新兴范式,在受限的精度损失范围内,可大幅降低硬件资源和功耗开销.该文提出一种16 bit半精度近似浮点乘法器(App-Fp-Mul),针对浮点乘法器中的尾数乘法模块,根据其部分积阵列中出现1的概率,提出一种对输入顺序不敏感的近似4-2压缩器及低位或门压缩方法,在精度损失较小的条件下有效降低了浮点乘法器资源及功耗.相较于精确设计,所提近似浮点乘法器在归一化平均错误距离(NMED)为0.0014时,面积及功耗延时积方面分别降低20％及58％;相较于现有近似设计,在近似位宽相同时具有更高的精度及更小的功耗延时积.最后将该文所提近似浮点乘法器应用于高动态范围图像处理,相比现有主流方案,峰值信噪比和结构相似性分别达到83.16 dB和99.9989％,取得了显著的提升.

关键词：近似计算、近似浮点乘法器、部分积概率分析、低功耗

所属期刊栏目：45

分类号：TN911;TP331.2

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;江苏省自然科学基金;江苏省双创博士专项

在线出版日期：2023-02-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：87-95