vedic float

8
VHDL IMPLEMENTATION OF FLOATING POINT MULTIPLIER BASED ON VEDIC MULTIPLICATION TECHNIQUE PRAGATI SACHAN M.Tech (VLSI) Scholar, Electronics and communication Engineering, Jayoti Vidyapeeth Women’s University Jaipur, Rajasthan, India, [email protected] ABSTRACT In this paper, IEEE floating point format was a standard format used in all processing elements since Binary floating point numbers multiplication is one of the basic functions used in digital signal processing (DSP) application. In that work VHDL implementation of Floating Point Multiplier using ancient Vedic mathematics is presented. The idea for designing the multiplier unit is adopted from ancient Indian mathematics "Vedas". The Urdhvatriyakbhyam sutra will be used for the multiplication of Mantissa. The underflow and over flow cases will be handled. The inputs to the multiplier in 32 bit format. The multiplier is designed in VHDL or VERILOG and simulated using Modelsim. Key words: Vedic Mathematics, Urdhvatriyakbhyam sutra, Floating Point multiplier, FPGA. 1. INTRODUCTION 1.1 FLOATING POINT MULTIPLIER FOR IEEE FORMATE Multiplication of two no’s using Urdhva Tiryakbhyam sutra is performed by vertically and crosswise, crosswise means diagonal multiplication and vertically means straight above multiplication and taking their sum. The feature is any multi‐bit multiplication can be reduced down to single bit multiplication and addition using this method. On account of these formulas, the carry propagation from LSB to MSB is reduces due to one step generation of partial product, the efficient use of Vedic multiplication method in order to multiply two floating point numbers .This work presents an implementation of a floating point multiplier that supports the IEEE 754‐ 2008 binary interchange format. Based on the discussion made above it is very clear that a multiplier is a very important element in any processor design and a processor spends considerable amount of time in performing multiplication and generally the most area consuming. Hence, optimizing the speed and area of the multiplier is a major design issue. An improvement in multiplication speed by using new techniques can greatly improve system performance. In the next stage of the project the design will be designed using VHDL or VERILOG and will be simulated using Modelsim Simulator. The design will be synthesized using Xilinx ISE 12.1 tool. A test bench will be used to generate the stimulus and the multiplier operation is to be verified.The over flow and under flow flags are to incorporated in the design in order to show the over flow and under flow cases. The theory states that the efficient use of Vedic multiplication method in order to multiply two floating point numbers. That the hardware requirement is reduced, thereby reducing the power consumption. The power consumption upon reducing affectively may not compromise delay so much. Multiplication of the floating point numbers described in IEEE 754 single precision valid. Floating point multiplier is done using VHDL.Implementation in VHDL(VHSIC Hardware Description Language) is used because it allow direct implementation on the hardware while in other language they have to convert them into HDL then only can be implemented on the hardware. In floating point multiplication, adding of the two numbers is done with the help of various types of adders but for multiplication some extra shifting is needed. This floating point multiplication handles various conditions like overflow, underflow, normalization, rounding. In this work they use IEEE rounding method for perform the rounding of the resulted number.This work focuses only on single precision normalized binary interchange format targeted for Xilinx Spartan‐3 FPGA based on VHDL. The multiplier was verified against Xilinx floating point multiplier core. It handles the overflow and underflow cases. Rounding is not implemented to give more precision when using the multiplier in a Multiply and Accumulate (MAC) unit. 1.2 VEDIC MULTIPLIER FOR BINARY NUMBERS The design of high speed and area efficient Binary Number Multiplier often called Binary Vedic Multiplier using the techniques of Ancient Indian Vedic Mathematics i.e.Urdhva Tiryagbhyam Sutra. Urdhva Tiryagbhyam Sutra is the Vedic method for multiplication which strikes a difference in the actual process of multiplication itself, giving minimum delay for multiplication of all types of numbers, either small or large. The work has proved the efficiency of Binary Number Multiplier designed using Urdhva Tiryagbhyam Sutra where multiplication process enables parallel generation of intermediate products and eliminates unwanted multiplication steps. Further, the Verilog HDL coding of Urdhva Tiryagbhyam Sutra for 23x23 bits multiplication and their implementation in Xilinx Synthesis Tool on Spartan 3E kit have been done. The propagation time for the proposed architecture is 26.559 ns.The work then extends multiplication to 16×16 Vedic multiplier using "Nikhilam Sutra" technique. The 16×16 PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015 Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25 ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752 International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 914

Upload: gangach

Post on 07-Jul-2016

20 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

vedic floating multiplication

TRANSCRIPT

Page 1: Vedic Float

VHDL IMPLEMENTATION OF FLOATING POINT MULTIPLIER BASED ON VEDIC MULTIPLICATION TECHNIQUE 

 

PRAGATI SACHAN 

M.Tech (VLSI) Scholar, Electronics and communication Engineering, Jayoti Vidyapeeth Women’s University Jaipur, Rajasthan, India, [email protected] 

 

ABSTRACT 

In this paper, IEEE  floating point  format was a standard  format used  in all processing elements since Binary  floating point numbers multiplication  is one of the basic  functions used  in digital signal processing (DSP) application.  In that work VHDL implementation  of  Floating  Point  Multiplier  using  ancient  Vedic  mathematics  is  presented.  The  idea  for  designing  the multiplier  unit  is  adopted  from  ancient  Indian mathematics  "Vedas".  The  Urdhvatriyakbhyam  sutra will  be  used  for  the multiplication of Mantissa. The underflow and over flow cases will be handled. The inputs to the multiplier in 32 bit format. The multiplier is designed in VHDL or VERILOG and simulated using Modelsim. 

Key words: Vedic Mathematics, Urdhva‐triyakbhyam sutra, Floating Point multiplier, FPGA. 

 

1. INTRODUCTION   

1.1  FLOATING  POINT  MULTIPLIER  FOR  IEEE FORMATE 

Multiplication  of  two  no’s  using  Urdhva  Tiryakbhyam sutra is performed by vertically and crosswise, crosswise means  diagonal  multiplication  and  vertically  means straight  above multiplication  and  taking  their  sum. The feature  is  any  multi‐bit  multiplication  can  be  reduced down to single bit multiplication and addition using this method.  On  account  of  these  formulas,  the  carry propagation from LSB to MSB is reduces due to one step generation  of  partial  product,  the  efficient  use  of  Vedic multiplication method  in order  to multiply  two  floating point numbers .This work presents an implementation of a  floating  point multiplier  that  supports  the  IEEE  754‐2008 binary interchange format. Based on the discussion made  above  it  is  very  clear  that  a  multiplier  is  a  very important  element  in  any  processor  design  and  a processor  spends  considerable  amount  of  time  in performing  multiplication  and  generally  the  most  area consuming. Hence, optimizing the speed and area of the multiplier  is  a  major  design  issue.  An  improvement  in multiplication  speed  by  using  new  techniques  can greatly improve system performance. In the next stage of the  project  the  design  will  be  designed  using  VHDL  or VERILOG  and  will  be  simulated  using  Modelsim Simulator.  The  design  will  be  synthesized  using  Xilinx ISE 12.1  tool. A  test bench will be used  to generate  the stimulus  and  the  multiplier  operation  is  to  be verified.The  over  flow  and  under  flow  flags  are  to incorporated  in  the  design  in  order  to  show  the  over flow  and  under  flow  cases.  The  theory  states  that  the efficient  use of Vedic multiplication method  in  order  to multiply two floating point numbers. That the hardware requirement  is  reduced,  thereby  reducing  the  power consumption.  The  power  consumption  upon  reducing affectively  may  not  compromise  delay  so  much. Multiplication of the floating point numbers described in IEEE 754 single precision valid. Floating point multiplier 

is  done  using  VHDL.Implementation  in  VHDL(VHSIC Hardware  Description  Language)  is  used  because  it allow  direct  implementation  on  the  hardware  while  in other language they have to convert them into HDL then only  can  be  implemented  on  the  hardware.  In  floating point multiplication, adding of the two numbers is done with  the  help  of  various  types  of  adders  but  for multiplication  some  extra  shifting  is  needed.  This floating  point multiplication  handles  various  conditions like  overflow,  underflow,  normalization,  rounding.  In this  work  they  use  IEEE  rounding method  for  perform the  rounding of  the  resulted number.This work  focuses only  on  single  precision  normalized  binary  interchange format  targeted  for  Xilinx  Spartan‐3  FPGA  based  on VHDL. The multiplier was verified against Xilinx floating point  multiplier  core.  It  handles  the  overflow  and underflow  cases.  Rounding  is  not  implemented  to  give more  precision when using  the multiplier  in  a Multiply and Accumulate (MAC) unit. 

1.2 VEDIC MULTIPLIER FOR BINARY NUMBERS 

The  design  of  high  speed  and  area  efficient  Binary Number  Multiplier  often  called  Binary  Vedic  Multiplier using  the  techniques  of  Ancient  Indian  Vedic Mathematics  i.e.Urdhva  Tiryagbhyam  Sutra.  Urdhva Tiryagbhyam  Sutra  is  the  Vedic  method  for multiplication  which  strikes  a  difference  in  the  actual process of multiplication itself, giving minimum delay for multiplication  of  all  types  of  numbers,  either  small  or large.  The  work  has  proved  the  efficiency  of  Binary Number Multiplier designed using Urdhva Tiryagbhyam Sutra  where  multiplication  process  enables  parallel generation  of  intermediate  products  and  eliminates unwanted multiplication steps. Further, the Verilog HDL coding  of  Urdhva  Tiryagbhyam  Sutra  for  23x23  bits multiplication  and  their  implementation  in  Xilinx Synthesis  Tool  on  Spartan  3E  kit  have  been  done.  The propagation time for the proposed architecture is 26.559 ns.The work then extends multiplication to 16×16 Vedic multiplier using "Nikhilam Sutra" technique. The 16×16 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 914

Page 2: Vedic Float

VediSutrcarrcarrthe Vedisimuis  im5pq2speemulttechpresarchConvFurtSutrimplhaveof Sp16×1techUrdhmulttwo multpartVHDsoftwFPGAusinVeditermmor

1.3 MET

A  nemultin  aencrand simuimplseenthanbeento 8 be uencrThe trantesteFaulMultspeemultverypowconvThesto geare FPGA

ic  multiplierra uses four 8y save addery save adderspeed  of  adic  multiplierulated using Xmplemented 208. The pered  and  devictiplier  archithnique of calcsents  study  ohitecture  whventional mether, the Verira  for  8x8 lementation be been done apartan 3 kit.T16  Vedic hnique.  The hva  Tiryagbtiplier  modu17 bit full adtiplier architetial products.DL,  synthesizware.  This  mA device XC2ng  “Nikhilam”ic  multiplier ms  of  speed  we than half of

VEDIC THODOLOGI

ew  4‐bit  adtiplier, reducapplications ryption  and  din  other  l

ulated  usinglemented  in n that the spen  that  of  norn drastically rbit and high

used in applicryption  and  dproposed  d

nsistor  level ed by using Blt  free.  The  rtiplier  in  tered  processortipliers and ty  much  suitawer Vedic muventional  Arse multiplieret the powersynthesized A is used.  

r  module  us8×8 Vedic murs, and two 1r in the multiddition  of  par  is  coded  iXilinx ISE 10on  Spartan

rformance eve  utilization tecture.Vedic culations bason  high  speehich  is  quethod of multilog HDL codbits  multipby Xilinx Synand output hThe work themultiplier 16×16  Vedicbhyam  Sutrles;  one  16 dder stages. Tecture increa The 16×16 Ved  and  simumultiplier  is  i2S30‐5pq208”  Sutra  founusing  “Urdhwhen  magnif their maxim

MATHEES FOR MUL

der  is  propoces its delay. such  as 

decryption  alogical  compg  VHDL.A 4X4 multiplieed of the prrmal  array  mreduced. 4X4er order mulcations such decryption  adesign  can  fuand  verifieBIST  (Built  iresults  are  cms  of  time  dr  requires  hthe Vedic Muable  for  thisltiplier by corray  Multiplis are implemr report and dusing  Xilinx

sing  Urdhvaultiplier modu17 bit  full addplier architecartial  producin  VHDL,  sy0.1 software. n  2  FPGA  dvaluation resuare  compareMathematiced on 16 Suted  8x8  bit  Vuite  differeiplication likeding of Urdhvplication  andnthesis Tool ohas been dispen extends musing  "Nikc  multiplier a  uses  foubit  carry  savThe carry savases the speedVedic multipulated  using  Ximplemented.The 16x16 Vd  to  be  betthva  Tiryakbhtude  of  both

mum values. 

EMATICS LTIPLICATIO

osed  which This multiplidigital  signalgorithms  inputations.  T4  bit  addier  using  Vedroposed multmultiplier  i.e.4 multiplier caltipliers. Thisas digital sigalgorithms  inurther  be  imed.The  Vedicn Self Test) compared  widelay  and  poigh  speed  aultiplication ts  purpose.Hiomparing thisier  and  Boomented using delay report x  ISE  tool  an

a  Tiryagbhyaules; one 16 bder stages. Tcture increascts.  The  16×ynthesized  aThis multiplievice  XC2S3ults in terms ed with  earlis  has  a  uniqtras. This woedic  multiplint  from  te add and shva tiryakbhyad  their  FPGon Spartan 3 kplayed on LEDmultiplication khilam  Sutrmodule  usi

ur  8×8  Vedve  adders,  ave adder in td of additionlier is coded Xilinx  ISE  10d  on  SpartanVedic multipliter  than  16xhyam  Sutra” h  operands  a

DIFFERENON 

when  used ier can be usal  processinn  cryptographThis  design der  has  bedic  sutras.  Ittiplier is high  the  delay  han be extends multiplier cgnal processinn  cryptographmplemented c  Multiplier and  it  is  fouith  the  Boothower.  The  hind  low  powtechnique weigh  speed  los design withoth  MultipliVHDL In ordthe multipliend  Spartan 

am bit The ses 16 nd ier 30‐of ier que ork ier the ift. am GA kit D’s to ra" ing dic nd the  of in 0.1 n  2 ier 16 in are 

NT 

in ed ng, hy, is 

een t  is her has ded can ng, hy. at is nd h's igh wer ere ow h a er. der ers 2E 

2

2.

DbiprFlnuThbiExstst23ExacfothwInth10

2.

UfolitthmThrealtirbesqrotoThcoarEamtwdiprnufolin

2.

. METHODO

.1 VEDIC MU

SP applicatioinary  floatingrovides  the loating  poinumbers are rhe Single conits.  The  forxponent  andtructure  of  Standard. In ca3 bits and 1 xponent is rectually  the  Eormat and MShe sign bit  is when the sign n 64 bits formhe Exponent i023 and the M

.2.1 Urdhva–

rdhva  tiryakormula  appliterally meanhis  multiplicmultiplication he  conventioequire  16 lternative  mryakbhyam Se multiplied aquare as showows and coluo one of the dhus,  each  dommon to a dre  partitioneach  digit  ofmultiplied witwo‐digit prodigits  lying onrevious carryumber acts aor the next stne on the ext

.2 FLOATING

OLOGY 

ULTIPLIER 

ons essentiallg  point  numformat  for

nt  numbers. represented nsist of 32 bitrmats  are  cd  Mantissa. Single  and  Dase of Single, bit  is added epresented inxponent  is  rSB of Single i1  that meanbit is 0 that mat the Mantis representeMSB of Doubl

–TriyaKbhya

kbhyam  Sutricable  to  als  “Vertically cation  scheof  two  decional  methodmultiplicatio

method  of  mSutra  is showare written own in the figumns where edigit of either digit  of  the digit of the md  into  two  hf  the  multipth  every  digiduct  is written a  crosswisey. The least sias the result tep. Carry forreme right si

G POINT MUL

ly require thembers.  The  IEr  representThe  Binaryin Single andts and the Docomposed  ofThe  FigureDouble  formthe Mantissato the MSB fn 8 bits whichrepresented  iis reserved fns  the numbemeans the nutissa is repreed in 11 bits wle is reserved

am (Vertical

a  is  a  generl  cases  of and  Crossw

eme,  let  umal  numberds  already  kons  and  15multiplicationwn in Fig. 1.1on two consecure. The squaeach row/cola multiplier multiplier  h

multiplicand. Thalves  by  theplier  is  theit  of  the mulen  in  the come dotted  line ignificant digdigit and ther the first steide) is taken t

LTIPLICATIO

e multiplicatiEEE  754  stanation  of  Biy  Floating  pd Double  formuble consist f  3  fields; e  3.1  showsmats  of  IEEE a is representfor normalizah is biased toin  excess  12for Sign bit. Wer  is negativeumber is posesented in 52which is biasd for sign bit.

lly & Crossw

ral  multiplicmultiplicatio

wise”.  To  illuss  consider s  (5498  ×  23know  to  us 5  additions.n  using  Ur. The numbecutive sides oare is dividedumn correspor a multiplichas  a  small These small be  crosswise  len  independltiplicand  andmmon box. Alare added  togit of the obtae rest as the cep (i.e., the doto be zero. 

ON 

on of ndard inary point mats. of 64 Sign, s  the 754 

ted in ation, o 127, 7  bit When e and sitive.  bits, ed to 

wise) 

ation on.  It strate the 

314). will 

.  An rdhva ers to of the d into ponds cand. box 

boxes lines. ently d  the ll  the o  the ained carry otted 

 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 915

Page 3: Vedic Float

The reprdiffe

Man

Expo

Sign

Cont

The num

(−1)

The … bp

The multIn  tMultExpousincarrlow 

The undeunit occu

If e =

If e =

If 0 <

If  e num

If e =

 FiguFloatwo B  = 

multiplier resented  in  Ierent units: 

ntissa Calculat

onent Calcula

n Calculation U

trol Unit 

standard formber is 

) S 2E (b0 · b1

biased exponp−1. 

Mantissa tiplier if 32 bthis  work  wtiplication  Teonent Calculang 8 BIT Rippy  adder  in  aarea and sim

Control Uniterflow and oraises  appro

urs. The vario

= 255 and f ≠ 

= 255 and f = 

< e < 255, the

=  0  and  f  ≠ mbers) 

= 0 and f = 0, 

ure  2.2  showating point mfloating poin9.5.  The  nor

for  the EEE  754  for

tion Unit 

ation Unit 

Unit 

rmat for repr

1b2 … bp−1) 

nent e =E+12

Calculation bit single IEEwe  propose  technique  for ation Unit  is ple Carry Addaddition  to  itmple layout. 

t raises the flaoverflow caseopriate  flag  aous cases and

0, then NaN 

0, then Infini

en Number is

0,  then  (‐1)s

then zero. 

ws  the  propmultiplier.  Connt numbers Armalized  bin

floating  pomat  can  be  d

resentation o

27, and the fr

Unit  requirE 754 formatthe  efficientthis  24  bit implemente

der.The advants  implement

ag when NaNes are detecteaccordingly wd its constitue

ity 

 (‐1) s 2e‐127

s  2‐126(0  ·  f

posed  architensider  the mA and B, wherary  represen

oint  numbedivided  in  fo

of floating poi

raction f = b1

res  a  24  bt is consideret  use  of  Vedmultiplier.  Td  in  this papntages of ripptation  ease  a

N, Infinity, zered. The contrwhen  the  casent flags are:

7(1 · f) 

f)  (demoraliz

ecture  for  tmultiplication re A = ‐19.0 antation  are  A

ers our 

int 

b2 

bit ed. dic The per ple are 

ro, rol ses 

zed 

 

the of nd A=‐

1.op 

HexmcaanExexca

 

AfCoTwinex

ER

WanmThtom

10

10

MVeth

1000

N(nsi

Th

Ax

 =

 =

.0011x24  andperands are

ere, MSB of txponents  aremantissa  is  realculated  by nd  B.  In  this xponents  of xponent. Addarry adder Fig

fter addition ode. For this wo’s  complncorporated fxponent then

R = EA + EB –

Where EA andnd B respectimultiplication he mantissa o 24 BIT by amantissas are

0011000000

0011000000

Multiplication edic Multiplihe multiplicat

011010010000 

ow setting upnormalizing gnificant 1) w

10000110 01

his result is d

xB = ‐19.0  x  

= ‐180.5 

= ‐1.01101001

d  B  =  1.0011

the 32 bit ope  expressed epresented  inXORing  signcase  sign  biA  and  B  ar

dition of expogure 3.3. 

the result is purpose 127lement  subtfor this purpon, 

– 127 

d EB are the ively. In this cis done usinis expressed adding a 1 at

0000000000

0000000000

of  two, 24 ber. In this cation of mantis

0000000000

p three intermthe  manti

we obtained i

1101001000

deduced as 

9.5 

1 x 2134‐127 

1x23.  IEEE  r

perand showin  excess 

n  23  bit.  Signn  bits  of  bothit  obtained  ae  added  to onent is done 

again biased7 is subtractetraction  usiose. If ER is t

exponent pacase ER = 10ng  the 24 bitin 23 bit wht MSB. The n

0000 

0000 

bit mantissa se 48 bit resssa is 

00000000000

mediate resuissa  by  elis: 

00000000000

epresentatio

s the sign bit127  bit  andn  of  the  resuh  the  operanafter  XORing get  the  resuusing 8 bit r

d to excess 12ed from the reing  additionthe final resu

rts of operan000110. Mant Vedic Multiphich is normanormalized 2

is done usingult obtained 

0000000000

ults the final rliminating 

000 

ns  of 

 

t,  the d  the ult  is nds  A is  1. 

ultant ripple 

 

27 bit esult. n  is ultant 

nds A ntissa plier. alized 24 bit 

 

g  the after 

0000

result most 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 916

Page 4: Vedic Float

 = (‐

 = (‐

2.3 P

The overunit 24x2for tpromVedior apwhoVedifor tgenemaktwo,numLSB 

s0=a

Thena1 a

c1s1

Herethe ma2 w

c2s2

Nexta1 w

c3s3

Simi

c4s4

Nowc4s4

For bitmblocprod

10110100.1)

180.5)10 

PROPOSED D

performancerall performarequires  un24 BITs. The the implemenmising  resultic multiplicatphorisms, whole range of mic  Sutras  thethis purpose.erated simultkes this metho,  3  BITs  nummbers A and Bof A is multip

a0b0; 

n a0 is multipnd the result

1=a1b0+a0b1

e c1 is carry amultiplicatiowith b0. 

2=c1+a2b0+a

t step  is  to awith b2 and a2

3=c2+a1b2+a

ilarly the last

4=c3+a2b2; 

w  the  final  r4s3s2s1s0. 

Multiplier,  fmultipliers  haks,  4x4blockducts using ca

) 2 

DESIGN 

e of Mantissaance of the Flonsigned  multVedic Multipntation of thit  in  terms  oftion system ihich describemathematicale  Urdhva‐triy In this methtaneously whod fast. The mmber  is  showB where A = aplied with the

plied with b1ts are added t

1; 

and s1 is sumn results of a

a1b1 + a0b2; 

add c3 with  t2 with b1. 

a2b1; 

t step 

result  of  mu

first  the  basiave  been  mak  has  been  marrysave add

a calculation Uoating Point Mtiplier  for  mlication technis unit. This tf  speed  and is based on 1es natural wal problems. Oyakbhyam  suhod the partiahich itself redmethod for mwn  Figure  3.4a2a1a0 and Be LSB of B: 

1, and b0 is mtogether as: 

m. Next step isa0 with b2, a

the multiplica

ultiplication  o

ic  blocks,  thaade  and  themade  by  addders and then

Unit dominatMultiplier. Thultiplication nique is chostechnique givpower  [6].T16 Vedic sutrays of solvingOut of  these utra  is  suitabal products aduces delay amultiplication4.  Consider  tB = b2b1b0. T

multiplied wi

s to add c1 wia1 with b1 a

ation results 

of  A  and  B 

at  are  the  2en,  using  theding  the  partn using this 4

tes his of en ves The ras g a 16 ble are nd  of the The 

ith 

ith nd 

of 

is 

 

x2 ese tial 4x4 

bl32

ThbiTiAldequmpr

Toalisinmdin ad

Thtwadmin

ThMcostthth

AnExretwsuov

lock, 8x8 bit 2 bit Multipli

he design stait  multiplier iryakbhyam lgorithm” forevelop digitauite  differemultiplication,roducts. 

o  scale  the lgorithm can  considered antegers. It is bmultiplication igit multiplicdigit subtracdditions and 

Fig 3.6: H

he  proposedwo different cdd  and  Vedmultipliers.  Itncrease in spe

he  number  oMultiplier  is onsumption itructure of thhe  time  requhan the other

n Overflow oxponent  is  hespectively. Owo Exponentsubtracting  thverflow  occu

block, 16x16er as shown i

arts first withas  shown Sutra”  or 

r multiplicatioal multiplier ant  from  t,  which  is  t

multiplier be employedas one of thebased on the dof  2n  digit 

cations, one  (ctions, two letwo 2n digit 

Hardware R

d  multiplicaticoding technidic  techniquet  is  evident eed of the Ved

of  LUTs  and less  and 

is reduced. Ahe multiplier uired  for  comr multiplicatio

or Underflowigher  than  thOverflow mays which can bhe  bias  fromurs  the  overf

6bit block andinfigure 3.5 h

h Multiplier din  figure  3.6“Vertically 

on has been earchitecture. the  traditioto  add  and 

further,  Kard. Karatsuba‐e fastest waysdivide and cointeger  is  r(n+1) digit meft shift operaadditions. 

Realization o

ons  were  imiques viz., cone  for  4,  8, that  there  idic architectu

slices  requirdue  to  wh

Also the repetmakes it easmputing  multon technique

w  case  occurshe  8 BIT  or y occur durinbe compensam  the  exponeflow  flag  goe

d then finallyhas been mad

design that is6.  Here,  “Urand  Cross

effectively usThis algorithnal  methodshift  the  pa

ratsuba  –  O‐Ofman algors to multiplyonquer stratereduced  to  twmultiplicationations, two n 

of 2x2 block

mplemented  unventional sh16,  and  32is  a  consideure. 

red  for  the  Vhich  the  ptitive and regier to designtiplication  iss. 

s when  the  rlower  than  8ng the additioated at the timent  result.  Wes  up.  The  u

y 32 x de. 

 

s 2x2 rdhva swise ed to hm is d  of artial 

fman rithm y long egy. A wo  n ,  two digit 

 

using hift & 2  bit rable 

Vedic ower gular . And s  less 

result 8 BIT on of me of When under 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 917

Page 5: Vedic Float

flowexpoand of  nunde

3. SI

We hmultperfinpuhaveposi

For ‘B’ is

For c0.37also convget  ‐float1101hexa

w  can  occur onent,  it  is  ththis situationnormalizationer flow flag g

IMULATION

have taken twtiplicand thesform multipliuts and will be  taken  as tive edge of c

case  I we taks ‐2.25. Here 

case II we tak75. Here  ‘A’  isa  signed  Flovert value of ‐1.1101x2^3 ting  point 1000000000adecimal  form

after  the  suhe case whenn can be handn.  When  the goes high. 

N RESULTS 

wo inputs ‘A’se are floatiner using Vedbe stored in o‘Z’  all  operclock. 

ke value of  ‘A‘A’ is unsigne

ke value of ‘As  signed  floaoating  Point ‘A’ to binarythen we havformat  the0000000000mat we  get  0

btraction  of n  the numberdled by addinunderflow  c

’ and ‘B’ as ang point signeic Algorithm other output ations  are  p

A’  is 134.062ed floating pi

A’ is ‐14.5 andting pint numNumber.  No

y format afterve  to convertn  we  get 0  then  con0xC1680000.

bias  from  tr goes belowng 1 at the timcase  occur  t

 multiplier aed value we abetween theport which wperforming 

25 and value int number a

Fig 3.1: Sim

d value of ‘B’ imber and  ‘B’ow  we  have r normalize wt  it  into  IEE‐1  100000

nvert  it  in.  Now we  ha

the w 0 me the 

nd are ese we on 

of nd 

‘BcogeIE00hetowflo00hem0x30da

 

mulation Res

is ‐’  is to we 32 10 nto ave 

towflo10hem0xfig

B’  is  Signed  Fonvert value et 1.0000110EE‐32  floatin0001100001exadecimal  fo  convert  valwe get ‐1.001xoating  poin0100000000exadecimal multiplication xC396D200 01.640625figata. 

sult of Case I

o convert  valwe get ‐1.1x2^oating  poin0000000000exadecimal multiplication x40AE0000 tg 3.2 shows t

Floating  Poinof ‘A’ to bina00001x2^7 thng  point  form0000000000format we  geue of  ‘B’  to bx2^1 then went  format  t0000000000format  weusing  V

the  value  og  3.1  shows 

ue of  ‘B’  to b^‐2 then we nt  format  t0000000000format  weusing  V

the value of tthe simulation

nt  Number. ary format afhen we have mat  then  we 000  then  cet  0x4306100binary  formae have to convthen  we  ge000  then  ce  get  0xCVedic  Multof  this  hexathe  simulati

binary  formahave to convthen  we  ge000  then  ce  get  0xBVedic  Multthis hexadecin result of th

Now  we  havfter normalizto convert itget  0  1000convert  it 00.  Now we at  after normvert it into IEet  1  1000convert  it C0100000. iplier  we decimal  no. ion  result  of

 

at  after normvert it  into IEet  1  0111convert  it BEC00000. iplier  we imal no. is 5.4is data. 

ve  to ze we t into 0110 into have 

malize EE‐32 0000 into After get is  ‐

f  this 

malize EE‐32 1101 into After get 

4375 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 918

Page 6: Vedic Float

For 15.5also convget float1110hexa

case III we t5. Here ‘A’ is ua unsigned Fvert value of 1.111x2^2  thting  point 0000000000adecimal  form

ake value of unsigned floaFloating Poin‘A’ to binaryhen  we  haveformat  the0000000000mat we  get  0

 

‘A’ is 7.5 andating pint nunt Number. Ny format aftere  to  convert n  we  get 0  then  con0x40F00000.

Fig 3.2: Sim

d value of  ‘B’mber and ‘B’Now we have r normalize wit  into  IEE‐0  100000

nvert  it  in.  Now we  ha

Fig 3.3: Simu

mulation Resu

’  is ’ is to we 32 01 nto ave 

tow3211hemthth

 

ulation Resu

ult of Case II

o convert  valwe get 1.11112  floating  p1110000000exadecimal multiplication he value of thhe simulation

ult of Case II

ue of  ‘B’  to b1x2^3 then wpoint  format0000000000format  weusing Vedic 

his hexadecimn result of this

I

binary  formawe have to cot  then  we  g000  then  ce  get  0x4Multiplier w

mal no. is 116s data. 

at  after normonvert  it  intoget  0  1000convert  it 41780000. we get 0x42E6.25 fig 3.3 sh

malize o IEE‐0010 into After 8800 hows 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 919

Page 7: Vedic Float

3.1 S

Fig 3we a

 

4. F

The by multin  tiselecfurthareaoper

SYNTHESIS R

3.4 shows theattach the syn

UTURE EXP

time  taken employing tiplier architeime.  Dependcted by the aher  extend  ta.  It  can  be rations  like

RESULTS 

e RTL of our nthesis repor

PECTS 

for multiplicthe  Vedic ecture is proding  on  the architecture  io  increase  thextended  toe  ad‐der/s

code, fig 3.5 rt of our code

cation  operatalgorithms.

posed for furinputs,  the  bitself. Futurehe  more  speo  have  moresubtractor, 

shows the in. 

Fig

Fig 3

Fig 3.6

tion  is  reduc.  Here  Vedrther reductibetter  sutra e work can aleed  and  redue  mathematicdivider  a

nternal RTL a

g 3.4: Main R

3.5: Internal

6: Device Util

ced dic on is lso uce cal nd 

exspsy

5

ThPoTLA

and fig 3.6 sh

RTL 

l RTL 

lization 

xponential  fupeed  by  usinystem perform

. CONCLUSI

his paper naoint  Multipechnique”  uARGE  SCALE

hows the devi

 

unctions.An  imng  new  techmance. 

ION 

med “VHDL plier  basedundertook  byE  INTEGERA

ices utilized i

mprovementhniques  can 

Implementad  on  Vedicy  the  studentATION)  FOU

in our work. 

 

 

t  in multiplicgreatly  imp

ation of Floac  Multiplicat  of M.Tech  (URTH  SEMES

Here 

ation prove 

ating ation (VERI STER 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 920

Page 8: Vedic Float

under  the  guidance  and  support  of  our  teacher.The paper  shows  the  efficient  use  of  Vedic  multiplication method in order to multiply two floating point numbers. The  lesser  number  of  LUTs  verifies  that  the  hardware requirement  is  reduced,  thereby  reducing  the  power consumption. 

REFERENCES 

1.  Manoranjan  Pradhan  et  al,  “Speed  Comparison  of 16x16  Vedic  Multipliers”  International  Journal  of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 21– No.6, May 2011. 

2.  Brian  Hickman  et  al,  “A  Parallel  IEEE  P754  Decimal Floating‐Point  Multiplier”  University  of  Wisconsin  – Madison  Dept.  of  Electrical  and  Computer  Engineering Madison, WI 53706 

3.  IEEE  754‐2008,  IEEE  Standard  for  Floating‐Point Arithmetic, 2008.   

4. Rekha K James, Poulose K Jacob, Sreela Sasi, “Decimal Floating Point Multiplication using RPS Algorithm,” IJCA Proceedings  on  International  Conference  on  VLSI, Communications and Instrumentation (ICVCI): 2011. 

5.  Brian  Hickmann,  Andrew  Krioukov,  and  Michael Schulte, Mark Erle,”A Parallel IEEE 754 Decimal Floating‐Point  Multiplier,”  In  25th  International  Conference  on Computer Design ICCD, Oct. 2007. 

PRAGATI SACHAN et al. Volume 3 Issue 4: 2015

Citation: 10.2348/ijset07150914 Impact Factor- 3.25

ISSN (O): 2348-4098 ISSN (P): 2395-4752

International Journal of Science, Engineering and Technology- www.ijset.in 921