FPGA 기반 시스템을 위한 효율적인 근사 Radix-8 부스 곱셈기

Efficient Approximate Radix-8 Booth Multiplier for FPGA-Based Systems

본 논문에서는 FPGA 기반 시스템에 최적화된 효율적인 근사 Radix-8 부스 곱셈기인 AxBM2_mod를 제안한다. 제안된 AxBM2_mod는 기존 AxBM2의 근사 부스 인코더를 개선하여 연산 정확도를 향상시켰다. 특히, 입력값이 '0000' 또는 '1111'인 경우 인코더 출력이 정확한 0이 되도록 보정한 것이 핵심 개선사항이다. 본 설계는 오차 보상기법과 9비트 LSB 절단을 적용하며, FPGA의 LUT 구조에 효과적으로 매핑되도록 최적화되었다. 실험 결과, 제안된 AxBM2_mod는 AxBM1 및 AxBM2보다 우수한 정확도를 보였으며, 이는 인코더의 4-입력 기준 오차 거리를 6에서 4로 감소시켰기 때문이다. Xilinx Kintex-7 FPGA에서의 하드웨어 평가 결과, AxBM2와 유사한 면적 및 전력 소모를 유지하면서도 전력-지연 곱(PDP)을 3% 향상시킨 것으로 나타났다.

This paper proposes an efficient approximate Radix-8 Booth multiplier, AxBM2_mod, optimized for FPGA-based systems. The proposed AxBM2_mod enhances the computational accuracy of the previous AxBM2 multiplier by improving its approximate Booth encoder. A key improvement ensures that the encoder output matches the exact zero result for inputs '0000' and '1111'. The design incorporates error compensation techniques and 9-bit LSB truncation, optimized for efficient FPGA LUT mapping. Experimental results show that the proposed AxBM2_mod outperforms AxBM1 and AxBM2 in accuracy, reducing the encoder's 4-input error distance from 6 to 4. Hardware evaluation on a Xilinx Kintex-7 FPGA demonstrates that AxBM2_mod achieves similar area and power consumption to AxBM2, while improving the power-delay product (PDP) by 3%.