解析计算机体系结构中的MACs实现

2024-04-18 00:37:58

矩阵乘法包含大量的a+b*c类运算，因此常在运算中将乘法器和加法器合成一个计算单元，进程乘法累加操作，这个单元被称为MACs(multiply and accumulate operations.MAC).乘法运算是数学中重要的基本算术运算，乘法累加操作在数字信号处理中被广泛应用，比如，FFT,DFT，卷积计算，甚至是微控制器的ALU中的通用计算单元都能见到它的身影。在DSP应用中，比通用处理器更加侧重MACs的设计，MACs的逻辑实现通常是数字电路设计中Critical path的主要贡献方，设计的好坏决定了PPA,本文试图从软件视角搞清楚MACs是什么以及如何工作的。

设计原理

MACs顶层实现方框图如下，其中的operand_1 和 operand_2是32位输入操作数，MACs操作的结果通过64位的Result pin输出，内部的64位加法器将乘法器的输出作为第一个操作数，与存储在内部的第二个加法操作数相加，第二个操作数的来源一般是上一个周期的Result结果，得到Result输出和进位信号Carry,这里的32x32表示两32位输入的MAC，并非是乘法，也并非代表个数，如果N个这样的MAC，一般表示为N*32x32MAC.

MAC内部结构：

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