Energy-Efficient Design and Implementation of Approximate Floating-Point Multiplier

Abstract

Το Πρότυπο IEEE 754 κινητής υποδιαστολής είναι η πιο κοινή αναπαράσταση για πραγματικούς αριθμούς σε υπολογιστές. Οι αριθμητικές μονάδες κινητής υποδιαστολής χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές, όπως η ψηφιακή επεξεργασία σήματος και η μηχανική μάθηση. Οι πολλαπλασιαστές είναι από τις σημαντικότερες αριθμητικές μονάδες και χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα ψηφιακών συστημάτων. Ωστόσο, μια μονάδα πολλαπλασιασμού απαιτεί υψηλό υπολογιστικό φορτίο, το οποίο οδηγεί σε σημαντική κατανάλωση ενέργειας. Ο υπολογισμός κατά προσέγγιση είναι ένας τρόπος για να σχεδιάσουμε γρήγορα και ενεργειακά αποδοτικά συστήματα. Αυτή η διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια προσέγγιση του πολλαπλασιαστή αριθμών κινητής υποδιαστολής. Η προσέγγιση εφαρμόζεται στον πολύπλοκο πολλαπλασιασμό των αριθμών mantissa. Η εφαρμογή του προτεινόμενου κατά προσέγγιση πολλαπλασιαστή στα 16 ψηφία μειώνει τα delay, area, energy έως και 32%, 54%, 53% αντίστοιχα σε σχέση με τον ακριβή πολλαπλασιαστή, ενώ παρουσιάζει σφάλμα μικρότερο από 3,4%. Επίσης, η εφαρμογή του προτεινόμενου κατά προσέγγιση πολλαπλασιαστή στα 32 ψηφία μειώνει τα delay, area, energy έως και 46%, 83%, 82% αντίστοιχα σε σύγκριση με τον ακριβή πολλαπλασιαστή, ενώ παρουσιάζει σφάλμα μικρότερο από 2,2%. Ο προτεινόμενος κατά προσέγγιση πολλαπλασιαστής αριθμών κινητής υποδιαστολής αξιολογήθηκε και σε επίπεδο εφαρμογής.