[发明专利]一种模加法器

说明书

技术领域

本发明属于计算机和集成电路领域，尤其涉及一种高速加法器的设计。

背景技术

在介绍加法器之前，先对余数系统(RNS，Residue Number Systems)做一说明。余数系统RNS是一种通过一组两两互质余数基的余数来描述数字的数值表征系统。由{m₁,m₂,…,m_L}组成的L个余数基，整数X，0≤X<M，其中M=m₁×m₂×…×m_L，在RNS系统中有唯一的表示方式为X={x₁,x₂,…,x_L}，，其中表示X对于模m_i的余数。在余数系统中两个操作数进行操作，操作符为Θ，可以定义为：

{z₁,z₂,…,z_L}={x₁,x₂,…,x_L}Θ{y₁,y₂,…,y_L}，其中，这里Θ可以是模加法，模减法或模乘法。在余数系统中这些算术运算都是并行执行的，而且处理的都是很小的余数而不是一个很大的数。

在余数系统中，{2ⁿ,2ⁿ-1,2ⁿ+1,2ⁿ-2^k+1,2ⁿ-2^k-1}对于动态范围较大的数据处理是非常重要的运算通道，得到了广泛的应用，并提供了有效的电路。由此可见，对于模(2ⁿ-2^k+1)加法器的研究是非常有意义的。现有的结构一般是采用文献A.A.Hiasat,“High-Speed and Reduced-Area Modular Adder Structures for RNS”,IEEE Trans.Computers,vol.51,no.1,pp.84-89,Jan.2002.中的设计方法来设计模(2ⁿ-2^k+1)加法器，该方法的缺点是使用了级的与逻辑树和或逻辑树来产生进位，造成消耗的硬件资源和延时都很大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的面向模(2ⁿ-2^k+1)加法器耗费资源，速度较低的问题，提出了一种模(2ⁿ-2^k+1)加法器。

本发明的技术方案是：一种模(2ⁿ-2^k+1)加法器，包括：n位HA1阵列，n+1位HA2阵列，n-k位HA2阵列，n-k位LF(Ladner and Fischer)前缀结构，k位LF前缀结构，n-k位CA1阵列，第一或门，第二或门，第一与门，1位反相器，n-k-2位或阵列，n-k-2位CA2阵列，第一异或门，CA2处理模块，k位CA1阵列和n位异或阵列；

所述n位HA1阵列由n个HA1模块并列组成，所述HA1模块包括一个或门和一个同或门，所述或门的第一输入端和所述同或门的第一输入端连接在一起作为所述HA1模块的第一输入端；所述或门的第二输入端和所述同或门的第二输入端连接在一起作为所述HA1模块的第二输入端；所述或门的输出端作为所述HA1模块的第一输出端，所述同或门的输出端作为所述HA1模块的第二输出端；n个HA1模块的n个第一输出端作为所述n位HA1阵列的第一组输出端，n个HA1模块的n个第二输出端作为所述n位HA1阵列的第二组输出端；