一种低开销的近似乘法器设计

谢迎娟，折夏煜，褚嘉敏，王 亮，蔡 莉，王海滨，韩光洁

1(河海大学 物联网工程学院，南京 211100) 2(北京微电子技术研究所，北京 100076) 3(中国科学院 近代物理研究所，兰州 730000) 4(江苏省输配电装备技术重点实验室，江苏 常州 213000) E-mail：wanghaibin@hhu.edu.cn

1 引 言

在过去的几十年里，各种先进的计算系统得到广泛的开发和应用.超级计算机日新月异，各类计算中心和服务器无处不在，已经深度融入人类生产生活的方方面面.但与此同时，一方面，传统的计算系统在一些重要的物理限制(如功耗、面积等指标)下不能有效地进一步增强性能，摩尔定律已经接近极限；另一方面，对于一部分产业来说，计算系统需要得到精确的结果[1]，但在越来越多的应用系统中，并不需要严格意义上的正确结果.例如，图像处理算法的计算通常在像素级进行，轻微的质量缺陷是可以容忍的，人类视觉系统无法察觉.人们越来越认识到，过度的精确性从来就不是免费的，它消耗了我们的时间和世界的能源.因此，通过牺牲不必要的精度，可以在功率和性能上获得极大的优化.

近似计算(Approximate Computing)利用计算结果的准确性来优化系统资源的使用，是加速处理器的最可行方法之一[2].对于许多可以接受不准确结果的系统来说，如人工智能、机器学习[3]、数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、多媒体、机器学习和模式识别[4]等，它已经成为一种比传统计算架构更可取的新方案.受人脑容错能力的启发，近似计算在不牺牲功能和“感知”的情况下通过适当地降低……