四分之一平方乘法器（全变量乘法器）

 下面是对ALTERA关于乘法器的资料中对全变量乘法器的翻译：

英文水平有限，还请多指教，希望大家多留言，我们可以讨论一下：

全变量乘法器

　　全变量乘法器是输出和系数在第个时钟都可变的乘法器，全变量乘法器的分部结果存放在RAM块中，设计是基于代数表

(a + b)²-(a - b)² = 4ab;

所以 a*b=[(a + b)²-(a - b)^2_]/4;

a和b都是乘法器的变量输入。

图21给出了用RAM LUT实现的用该等式表达的全变量乘法运算器，它用到两个单独的RAM块，分别来存储(a + b)^2_/4

和(a - b)^2_/4的运算结果，两个存储块的地址（a + b） 和（a - b）被预先运算出来；最终的运算结果是通过把两个

RAM块中读出的数据相减得到的。全变量乘法器可以在第个时钟获得一次输入，需要三个时钟完出最终的运算，

图21给出了实现两个8位数据输入的乘法器。每个RAM 块有一个8位的数据输入16位的数据输出和9位的地址线，

因此，对每一个RAM块的输出结果需要两个M4K RAM块配置成256 x 16（2⁹ = 512个地址），在这个乘法

器模型中，输入数据的宽度直接影响到使用的RAM块的数量。

图22给出了图21中给出例子的仿真结果：

表32和表33给出了Stratix II、Stratix器件各自实现图21中给出的例子，两个8位输入全变量乘法器的结果，全变量乘法器适用于输

入位宽和系数都不是很大的低分辨率乘法器。因为当输入和系数的位数都比较大时，与别的等宽度的变量软乘法器模型相比，全变量乘

法器的实现需要需要大量的存储块资源。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　表32

　　　　　　　　　　　　　　　　　　表33

 

以下是实现的程序：

library LPM;
use lpm.lpm_components.all;

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;

entity mul is
 generic ( width1 : integer := 8;
     width2 : integer :=16);
 port(
   clk     : in std_logic;
   dataa : in std_logic_vector(7 downto 0);
   datab : in std_logic_vector(7 downto 0);
   result : out std_logic_vector(15 downto 0)
   );
end mul;

architecture  behaver of mul is
signal add_result : std_logic_vector (8 downto 0);
signal sub_result : std_logic_vector (8 downto 0);
signal add_rom_result : std_logic_vector (15 downto 0);
signal sub_rom_result : std_logic_vector (15 downto 0);
signal final_result : std_logic_vector(15 downto 0);

begin

 add :lpm_add_sub
  generic map(
       lpm_width => width1,
       lpm_representation => "unsigned",
       lpm_direction => "add")
  port map (
      dataa => dataa,
      datab => datab,
      result => add_result(7 downto 0),
      overflow => add_result(8));
 sub : lpm_add_sub
 generic map(
      lpm_width => width1,
      lpm_representation => "unsigned",
      lpm_direction => "sub")
 port map (
     dataa => dataa,
     datab => datab,
     result => sub_result(7 downto 0),
     overflow => sub_result(8));
add_rom : lpm_rom
 generic map(
        lpm_width => 16,
        lpm_widthad => 9,
        lpm_file => "add.mif")
 port map(
     address => add_result,
     inclock => clk,
     outclock => clk,
     q => add_rom_result);
sub_rom : lpm_rom
 generic map(
        lpm_width => 16,
        lpm_widthad => 9,
        lpm_file => "sub.mif")
 port map(
     address => sub_result,
     inclock => clk,
     outclock => clk,
     q => sub_rom_result);
sub1 : lpm_add_sub
  generic map(
       lpm_width => width2,
       lpm_representation => "unsigned",
      lpm_direction => "sub")
  port map(
      dataa => add_rom_result,
      datab => sub_rom_result,
      result => result);
--result <= final_result;
end behaver;

以下为仿真结果：