高性能多精度乘法器设计

J4 ›› 2013, Vol. 35 ›› Issue (11): 146-152.

高性能多精度乘法器设计

严忻恺,吴东,邬贵明,谢向辉

（数学工程和先进计算国家重点实验室,江苏无锡 214125）

收稿日期:2013-07-18 修回日期:2013-10-01 出版日期:2013-11-25 发布日期:2013-11-25
基金资助:
国家863计划资助项目（2013AA010105）;中国博士后科学基金资助项目

Design of high-performance multiple-precision multipliers

YAN Xin-kai,WU Dong,WU Gui-ming,XIE Xiang-hui

(State Key Laboratory of Mathematical Engineering and Advanced Computing,Wuxi 214125,China)

Received:2013-07-18 Revised:2013-10-01 Online:2013-11-25 Published:2013-11-25

摘要/Abstract

摘要：

针对当前硬件领域缺乏对不同乘法算法的实现和比较，对两种著名乘法算法的硬件实现进行了深入研究，在FPGA上实现了高性能多精度Karatsuba乘法器和Toom-3乘法器，并在实验比较分析后得出结论：Toom-3乘法器由于数据依赖性和除法运算在硬件实现下代价较大，且尚未有较优的解决方法；Karatsuba乘法器在中小精度下的性能和硬件开销均好于Toom-3乘法器。

关键词: 乘法器, FPGA, Karatsuba, Toom-3, 整数除法

Abstract:

Karatsuba and Toom-3 are two popular algorithms in multiple-precision integer multiplication. The paper focuses on the hardware implementation of the two algorithms as there is few work concentrating on the comprehensive analysis of these two algorithms currently. Two high-performance multiple-precision multipliers of Karatsuba and Toom-3 are proposed, which are designed and implemented on Virtex-5 XC5VSX240T FPGA. The experiments show that the Toom-3 multiplier costs more area and latencies due to the data dependency and exact division operation, and Karatsuba multiplier performs better and takes up less area than Toom-3 in medium precision.

Key words: multiplier;FPGA;Karatsuba;Toom-3;exact division

严忻恺,吴东,邬贵明,谢向辉. 高性能多精度乘法器设计[J]. J4, 2013, 35(11): 146-152.

YAN Xin-kai,WU Dong,WU Gui-ming,XIE Xiang-hui. Design of high-performance multiple-precision multipliers [J]. J4, 2013, 35(11): 146-152.

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