Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Selected Topics in VLSI Design (Module 24513) Vincent Wiese Adder Structures on FPGA and ASIC © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik1
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Content 1Classification of Adders 2Adder Structures and Characteristics 1Ripple-Carry Adder 2Carry-Select Adder 3Carr-Look-Ahead Adder 4Carry-Save Adder 3On-Road Test with our FIR-Filter 1Procedural Method 2FPGA Results 3ASIC Results © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik 1 Classification of Adders © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik 2 Adder Structures © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Ripple-Carry Adder © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik + easy implementation + small - slow Source: Timmermann (2008): Script „Algorithmen der Datentechnik“
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Carry-Select Adder © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik + faster than RCA + decent size - about twice as much FA as RCA - extra hardware for multiplexers and wires Source:
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Carry-Look-Ahead Adder © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik + fastest CPA- very large Source:
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Carry-Save Adder © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik -results must be converted into non- redundant number system -redundant numbers are bad for relational operations Source: Timmermann (2008): Script „Algorithmen der Datentechnik“
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik On-Road Test with our FIR-Filter
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Procedural Method © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik used design of phase 1 Direct Form I 14 adders 14 multipliers a 16 serial adders 40 Bit numbers in each adder
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik FPGA Results © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Adderf / MHz#R#LUT#LUT single Ripple-Carry53, Carry-Look-Ahead52, Carry-Save*63,
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik ASIC Results © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Adderf / MHzA / µm²P (dynamic) / mWP (leakage) / µW Ripple-Carry ,270,51 Carry-Look-Ahead ,510,70 Carry-Save* ,211,03 Adderf (max) / MHzA / µm²P (dynamic) / mWP (leakage) / µW Ripple-Carry153-4,391,01 Carry-Look-Ahead ,371,45 Carry-Save* ,701,70
Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Thank you! © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik