[发明专利]一种RNS比较器

说明书

技术领域

本发明属于计算机和集成电路领域，尤其涉及一种余数系统的比较器的设计。

背景技术

在介绍比较器之前，先对余数系统(RNS，Residue Number Systems)做一说明。余数系统RNS是一种通过一组两两互质余数基的余数来描述数字的数值表征系统。由{m₁,m₂,…,m_L}组成的L个余数基，整数X，0≤X<M，其中M=m₁×m₂×…×m_L，在RNS系统中有唯一的表示方式为X={x₁,x₂,…,x_L}，其中表示X对于模m_i的余数。在余数系统中两个操作数进行操作，操作符为Θ，可以定义为：

{z₁,z₂,…,z_L}={x₁,x₂,…,x_L}Θ{y₁,y₂,…,y_L}，其中这里Θ可以是模加法，模减法或模乘法。在余数系统中这些算术运算都是并行执行的，而且处理的都是很小的余数而不是一个很大的数。

对于余数基的选择，{2ⁿ,2ⁿ-1,2ⁿ+1}是非常重要的运算通道，得到了广泛的应用，因为当考虑area×time²时，它们提供了最有效的电路，并且在余数系统与二进制的互转过程中也是最有效的。数值之间的比较，是运算系统中经常遇到的问题，因此对于面向{2ⁿ,2ⁿ-1,2ⁿ+1}的RNS比较器的研究是非常有意义的。

比较有效的两种比较器是参考文献E.Gholami,R.Farshidi,M.Hosseinzadeh,and H.Navi,“High speed residue number system comparison for the moduli set{2n,2n-1,2n+1},”J.Commun.Comput.,vol.6,no.3,pp.40–46，March 2009.和S.T.Eivazi,M.Hosseinzadeh,and O.Mirmotahari,“Fully parallel comparator for the moduli set{2n,2n-1,2n+1},”IEICE Electronics Express,vol.8,no.12,pp.897-901,June 2011分别提出的比较器。但是两种方法都是把需要比较的余数转化为二进制数进行再比较，从而需要两个余数系统到二进制系统的转化器，带来了耗费资源和速度较低的问题，而且后面的比较过程相对复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的面向{2ⁿ,2ⁿ-1,2ⁿ+1}的RNS比较器耗费资源和速度较低的问题，提出了一种面向{2ⁿ,2ⁿ-1,2ⁿ+1}的RNS比较器。

本发明的技术方案是：一种RNS比较器，包括：第一n位反相器阵列，模2ⁿ加法器，第二n位反相器阵列，模2ⁿ-1加法器，第一n+1位反相器阵列，模2ⁿ+1加法器，第三n位反相器阵列，第二n+1位反相器阵列，二输入异或门，第一带循环进位的进位存储加法器，第二带循环进位的进位存储加法器，2n位二进制加法器，第一运算模块，第二运算模块，第一1位反相器，第二1位反相器，二输入与门；

设A和B为所述比较器的输入，其中，A={a1,a2,a3}，B={b1,b2,b3}，a1、a2、b1、b2为n位，a3、b3为n+1位；(A=B)、(A<B)和(A>B)为所述比较器的输出；

具体连接关系如下：

所述第一n位反相器阵列的输入端用于输入所述RNS比较器的输入B的对应余数b1，所述第一n位反相器阵列的输出为