A Compact and Scalable RNS Architecture

Conferência: IEEE 24th International Conference on Application-Specific Systems, Architectures and Processors (ASAP)- Jun 05-07, 2013

An efficient scalable RNS architecture for large dynamic ranges

This paper proposes an efficient scalable Residue Number System (RNS) architecture supporting moduli sets with an arbitrary number of channels, allowing to achieve larger dynamic range and a higher level of parallelism. The proposed architecture allows the forward and reverse RNS conversion, by reusing the arithmetic channel units. The arithmetic operations supported at the channel level include addition, subtraction, and multiplication with accumulation capability. For the reverse conversion two algorithms are considered, one based on the Chinese Remainder Theorem and the other one on Mixed-Radix-Conversion, leading to implementations optimized for delay and required circuit area. With the proposed architecture a complete and compact RNS platform is achieved. Experimental results suggest gains of 17 % in the delay in the arithmetic operations, with an area reduction of 23 % regarding the RNS state of the art. When compared with a binary system the proposed architecture allows to perform the same computation 20 times faster alongside with only 10 % of the circuit area resources.

ROM-less RNS-to-binary converter moduli {22N − 1, 22N + 1, 2N − 3, 2N + 3}

In this paper, a novel ROM-less RNS-to-binary converter is proposed, using a new balanced moduli set {22n-1, 22n + 1, 2n-3, 2n + 3} for n even. The proposed converter is implemented with a two stage ROM-less approach, which computes the value of X based only in arithmetic operations, without using lookup tables. Experimental results for 24 to 120 bits of Dynamic Range, show that the proposed converter structure allows a balanced system with 20% faster arithmetic channels regarding the related state of the art, while requiring similar area resources. This improvement in the channel's performance is enough to offset the higher conversion costs of the proposed converter. Furthermore, up to 20% better Power-Delay-Product efficiency metric can be achieved for the full RNS architecture using the proposed moduli set. © 2014 IEEE.

Arithmetic-based binary-to-RNS converter modulo {2(n)+/- k} for jn-Bit dynamic range

In this brief, a read-only-memoryless structure for binary-to-residue number system (RNS) conversion modulo {2(n) +/- k} is proposed. This structure is based only on adders and constant multipliers. This brief is motivated by the existing {2(n) +/- k} binary-to-RNS converters, which are particular inefficient for larger values of n. The experimental results obtained for 4n and 8n bits of dynamic range suggest that the proposed conversion structures are able to significantly improve the forward conversion efficiency, with an AT metric improvement above 100%, regarding the related state of the art. Delay improvements of 2.17 times with only 5% area increase can be achieved if a proper selection of the {2(n) +/- k} moduli is performed.

Mineralização óssea em recém-nascidos pré-termo com diferente suprimento parentérico de cálcio e fósforo: resultados preliminares

Introdução: Os recém-nascidos pré-termo estão em risco acrescido de desenvolver osteopénia, pela dificuldade no suprimento parentérico de aporte mineral suficiente. Existe uma grande amplitude de doses de cálcio e fósforo recomendadas para estes recém-nascidos por via parentérica, havendo também um elevado risco de precipitação mineral nestas soluções. A ultrassonografia quantitativa é um método recentemente utilizado para avaliação da mineralização óssea em recém-nascidos pré-termo. Objectivo: Medir a mineralização óssea a recém-nascidos pré-termo submetidos a nutrição parentérica com duas doses diferentes doses de cálcio e fósforo. Métodos: Foram incluídos recém-nascidos pré-termo (IGd<33semanas) consecutivos, com necessidade de aporte nutricional parentérico, que foram aleatorizados para receber um aporte parentérico diário de cálcio de 40-50mg.kg-1 (1,00-1,25 mmol.kg-1) (grupo Convencional) ou 70-80mg.kg-1 (1,75-2,00mmol.dl-1) (grupo Alta). Foi mantida a razão mássica Ca:P de 1,7:1 nos dois grupos. Foram efectuadas medições semanais por ultrassonografia quantitativa no ponto médio da tíbia, até serem atingidas as 40 semanas de idade de gestação corrigida. Estabeleceu-se um outro grupo (Controlo) referente apenas à mineralização óssea na primeira semana de vida de recém-nascidos (IGd<40 semanas), para reflectir a mineralização intrauterina. Resultados: Foram incluídos 19 recém-nascidos (grupo Convencional=7, grupo Alta=12), com (média±DP) IG 30,4±1.9 semanas e peso à nascença 1360±400g. Os recém-nascidos inclídos no grupo convencional apresentaram uma mineralização óssea significativamente inferior à dos controlos, o que não ocorreu quando comparados os grupos alta e controlo (para as 32 semanas de idade de gestação corrigida). Os recém-nascidos do grupo Convencional apresentaram ainda mineralização óssea significativamente mais baixa na terceira semana pós-natal, comparativamente com o grupo Alta (p=0,030). Conclusões: A manter-se a tendência, talvez haja um efeito benéfico de uma dose parentérica mais elevada de cálcio e fósforo na mineralização óssea de RNs pré-termo sem o risco de nefrocalcinose. A mineralização óssea intrauterina parece ser superior à do recém-nascido submetido a nutrição parentérica sem manipulação do seu aporte mineral; no entanto, a utilização de soluções parentéricas enriquecidas em minerais ósseos parece provocar uma mineralização óssea semelhante à adquirida no útero.