Igor Sokolov, Yuri Stepchenkov, Yuri Diachenko. Self-timed Fused Multiplier-Adder Pipeline Optimization / 2023 International Russian Smart Industry Conference (SmartIndustryCon), 27-31 March 2023.— IEEE, P. 60-65.
DOI: 10.1109/SmartIndustryCon57312.2023.10110742. Indexed in WoS, Scopus, Ядро Ринц. URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10110742.
Финансовая поддержка: Исследование выполнено в рамках государственного задания № 0063-2019-0010. / Funding Agency: The study was carried out within the framework of state assignment No. 0063-2019-0010.
Abstract: Self-timed circuits are optimal for implementing computing systems operating under extreme conditions. They function reliably under any changes in environmental and power conditions, detect all constant faults, and are more resistant to soft errors than synchronous counterparts. The article considers the problem of correct practical self-timed implementation of the operation of multiplying two operands with subsequent third operand addition and subtraction without intermediate product rounding as a pipeline with multiplexing of its parallel sections. Statistical analysis shows that in 64% of cases the operation result does not depend on the product, and in 29% of cases it does not depend on the third operand, which allows not performing a number of intermediate data transformations. Branching the pipeline reduces power consumption and improves its performance with the appropriate values of the input operands due to the lower complexity of the alternative path’s stages. An active path marker FIFO (First Input First Output) guarantees the correct sequence of the operation results. The program ASPECT, analyzing circuits for semi-modularity, proves the self-timing of the described implementation.
Аннотация: Самосинхронные схемы оптимальны для реализации вычислительных систем, работающих в экстремальных условиях. Они устойчиво функционируют при любых изменениях условий внешней среды и питания, обнаруживают все константные неисправности, более устойчивы к логическим сбоям, чем синхронные аналоги. Статья рассматривает проблему корректной практической самосинхронной реализации операции умножения двух операндов с последующим сложением и вычитанием третьего операнда без промежуточного округления произведения в виде конвейера с мультиплексированием его параллельных участков. Статистический анализ показывает, что в 64% случаев результат операции не зависит от произведения, а в 29% случаев он не зависит от третьего операнда, что позволяет не выполнять ряд промежуточных преобразований данных. Ветвление конвейера обеспечивает сокращение энергопотребления и повышение его производительности при соответствующих значениях входных операндов за счет меньшей сложности ступеней альтернативных путей. Корректность последовательности результата операции гарантируется с помощью FIFO маркера активного пути. Самосинхронность описанной реализации подтверждается программой анализа схем на полумодулярность АСПЕКТ.