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Verification of Parameterised FPGA Circuit Descriptions with Layout ...

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TABLE OF CONTENTS vi<br />

5.3.1 Specialising a Ripple Adder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116<br />

5.3.2 Modified Type System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />

5.4 High Level Specialisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />

5.5 Specialising a Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />

5.5.1 Parallel Multiplier Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />

5.5.2 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

5.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129<br />

6 <strong>Layout</strong> Case Studies 130<br />

6.1 Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130<br />

6.2 Adder Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132<br />

6.2.1 Ripple Adder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132<br />

6.2.2 Possible Tree <strong>Layout</strong>s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />

6.2.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136<br />

6.3 Median Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<br />

6.3.1 <strong>Circuit</strong> Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138<br />

6.3.2 <strong>Layout</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139<br />

6.3.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141<br />

6.4 Butterfly Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142<br />

6.4.1 Butterfly Combinator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143<br />

6.4.2 Implementing a bitonic merger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

6.4.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147<br />

6.5 Binomial Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148<br />

6.5.1 <strong>Circuit</strong> Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148<br />

6.5.2 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />

6.6 Matrix Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151<br />

6.6.1 A 3D “cube” Combinator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152<br />

6.6.2 Describing N-dimensional Combinators . . . . . . . . . . . . . . . . . 155<br />

6.6.3 A 3D Matrix Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

6.6.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160<br />

6.7 Evaluation and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161<br />

6.8 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

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