摘要为了得到精确地计算结果，传统的精确加法器往往需要较长的计算时间和大功耗。 数字系统设计时本身具有一定的容错能力，这就允许加法器以部分精确度为代价，在功 耗、延时、面积消耗等其他电路度量指标上得到增益。本文构建了一个加法器性能评价 系统，通过对一幅图像做离散余弦变换和反离散余弦变换进行图像重构，计算峰值信噪 比来比较不同近似加法器的抗噪声干扰能力。同时本文也对不同近似加法器在基于 FPGA 的数字信号处理中的性能做出了比较。73794

毕业论文关键词 近似加法器，容错，图像重构

Title A Research on Characteristics of Approximate Adders

Abstract Traditional adders require relatively large quantity of computing period and massive power consumption。 Approximate computing relies on the ability of some digital systems to tolerate some loss in the quality of computed results。 This trade-off gains substantial improvement in other metric index of digital circuit, such as energy efficiency, delay and area cost。 This paper proposes a method of evaluating an approximate adder by Discrete Cosine Transform (DCT) and Inverse Cosine Transform (IDCT)procedure of image signal processing。 PSNR is computed to analyze the fault tolerance ability of different adders and other metrics are also measured and compared。

Keywords Approximate adder, Fault Tolerance, Image Reconstruction

1 引言 1

1。1 近似计算简介 1

1。2 近年主要工作 2

1。3 课题主要工作 3

1。3 论文结构安排 3

2 DCT 与 IDCT 在 JPEG 中的应用 4

3 基于近似加法器的 DCT 与 IDCT 在 MATLAB 中的仿真 9

3。1 传统加法器背景 9

3。2 DCT 与近似加法器在 MATLAB 中的实现 11

3。3 截断与随机数在数字信号处理中的意义 11

3。4 仿真结果比较 12

4 基于近似加法器的 DCT 与 IDCT 在 FPGA 中的实现 14

4。1 近似加法器在 FPGA 中的实现 14

4。2 DCT 与 IDCT 在 FPGA 中的实现 16

5 近似加法器的性能比较 21

4。1 近似加法器的面积开销报告 21

4。2 近似加法器的功耗 21

结论 23

致谢 25

参考文献 26

逐渐增加的计算密集型图像处理设备，比如数码相机、智能手机、平板电脑等， 已给人们的日常生活带来了显著的变化。而这些移动设备又以电池供能，因此节能 手段在超大规模集成电路设计中是必要的。根据登纳德等比缩小定律，设备的功率 密度并不由电路面积而增加。当晶体管体积缩小且电路元器件数目持续增加时，维 持摩尔定律已不是易事。电池寿命问题亦是如此。在此种情况下，近似计算已成为 有效的替代手段。论文网

自从 1950 年代电子计算机的出现，在设计和运行逻辑电路是，计算的精确性 和稳定性一直得到强调。电子计算机的设计曾有三个要点(1)所有数据被转换成二 进制的 0 和 1；（2）计算机的输出由输入决定：（3）逻辑电路输出永远正确。近 来流行的近似计算正在颠覆这些设定。