A rationalized structure of processing unit to multiply 3x3 matrices

This paper presents a high-speed parallel 3x3 matrix multiplier structure. To reduce the hardware complexity of the multiplier structure, we propose to modify the Makarov's algorithm for 3?3 by 3?3 matrix multiplication. The process of matrix product calculation is successively decomposed so that a minimal set of multipliers and fewer adders are used to generate partial results which are combined to generate the final results. Thus, our proposed modification reduces the number of adders compared to the direct implementation of the Makarov's algorithm, and takes advantage of parallelism of calculation offered by field-programmable gate arrays (FPGA's).

W pracy została przedstawiona struktura jednostki procesorowej do wyznaczania iloczynu dwóch macierzy trzeciego stopnia. W odróżnieniu od implementacji naiwnego sposobu zrównoleglenia obliczeń wymagającego 27 układów mnożących proponowana równoległa struktura wymaga tylko 22 układa mnożących. A ponieważ układ mnożący pochłania znacznie więcej zasobów sprzętowych platformy implementacyjnej niż sumator, to minimalizacja układów mnożących przy projektowaniu mikroelektronicznych jednostek procesorowych jest sprawą nadrzędną. Zasada budowy proponowanej jednostki oparta jest na realizacji autorskiej modyfikacji metody Makarova, z tym, że implementacja naszej modyfikacji wymaga o 38 sumatorów mniej niż implementacja metody Makarova. Zaproponowana struktura może bycz z powodzeniem zastosowana do akceleracji obliczeń w podsystemach cyfrowego przetwarzania danych zrealizowanych na platformach FPGA oraz zaimplementowana w dowolnym środowisku sprzętowym, na przykład zrealizowana w postaci układu ASIC. W tym ostatnim przypadku niewątpliwym atutem wyróżniającym przedstawione rozwiązanie jest to, że zaprojektowany w ten sposób układ będzie zużywać mniej energii oraz wydzielać mniej ciepła.