I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m bedd e d Sy s t em s   ( I J RE S)   Vo l.   9 ,   No .   3 ,   No v em b er   2 0 2 0 ,   p p .   1 8 3 ~ 20 0   I SS N 2089 - 4 8 6 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijre s . v 9 . i 3 . p p 1 8 3 - 20 0          183       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   Appro x ima t e arit hmetic  circui ts       G o nd hi Na v a bh a ra t   Reddy 1 ,   Sruthi Set lem 2 ,   V.   P ra ka s a m 3 ,   D.   K ira n K u m a r 4   1, 3, 4 De p a rtme n o El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   Vi g n a n   in stit u te  o tec h n o l o g y   a n d   s c ien c e ,   In d ia     2 S o ftwa re   d e v e l o p e a M NC ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   4 ,   2 0 2 0   R ev is ed   J u n   5 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   J u l   2 7 ,   2 0 2 0       Lo p o we r   c o n s u m p ti o n   is  th e   n e c e ss it y   fo r   th e   in te g ra ted   c irc u it   d e sig n   in   CM OS  tec h n o l o g y   o n a n o m e t e sc a le.  Re c e n re se a rc h   p ro v e th a t o   a c h iev e   lo w   p o we d issi p a ti o n ,   i m p lem e n tatio n   o f   a p p r o x ima te  d e sig n is   th e   b e st  d e sig n   wh e n   c o m p a re d   to   a c c u ra te   d e sig n s.   I n   m o st   o f   t h e   m u lt ime d ia  a p p li c a ti o n s,  D S P   b l o c k h a b e e n   u se d   a t h e   c o re   b l o c k s.   M o st  o th e   v i d e o   a n d   ima g e   p r o c e ss in g   a lg o rit h m s   imp lem e n ted   b y   th e se   DSP   b lo c k s,  wh e re   re su lt   will   b e   in   t h e   fo rm   o f   ima g e   o v i d e o   f o r   h u m a n   o b se rv i n g .   As   h u m a n   se n se   o o b se rv a ti o n   is  les s,  th e   o u tp u o t h e   DSP   b lo c k a ll o ws   b e in g   n u m e rica ll y   a p p r o x -   ima te  in ste a d   o b e in g   a c c u ra te.  Th e   c o n c e ss io n   o n   n u m e rica e x a c tn e ss   a ll o ws   p ro p o sin g   a p p ro x ima te  a n a l y sis.  I n   t h is  p ro jec a p p ro x ima te  a d d e rs,   a p p ro x ima te  c o m p re ss o rs  a n d   m u l ti p l iers   a re   p ro p o se d .   Two   a p p ro x ima te  a d d e rs   n a m e ly   P A1   a n d   P A 2   a re   p ro p o se d   wh ich   a re   o f   ty p e   TG wh ich   p ro v i d e b e tt e re su lt li k e   P A1   c o m p rise o 1 4   tran sisto rs   a n d   2   e rro d istan c e ,   a c h iev e re d u c ti o n   in   d e lay   b y   6 4 . 9   %   a n d   re d u c ti o n   i n   p o we b y   7 4 . 3 3 %   wh e re a t h e   TG A1   h a d   1 6   tran sist o rs  a n d   m o re   p o we d issip a ti o n . P A 2   c o m p r ise o 2 0   tran sisto rs  a n d   2   e rr o d ista n c e .   S imilarly ,   P A2   a c h iev e d e lay   re d u c ti o n   b y   5 1 . 4 3 % ,   p o we g e ts  re d u c e d   b y   6 7 . 2 % .   P DP  is   re d u c e d   b y   6 1 . 9 7   %   wh e r e a TG A2   h a d   2 2   tran sist o rs.  A p p ro x ima te   4 - 2   c o m p re ss o wa p ro p o se d   i n   t h is  p ro jec to   re d u c e   n u m b e r   o f   p a rti a l   p ro d u c sta g e s.  Th e   c o m p re ss o d e sig n   i n   c ircu it   le v e to o k   3 0   tran sisto rs   with   4   e rro rs  o u o 1 6   c o m b i n a t io n wh e re a e x isti n g   c o m p re ss o d e sig n   1   to o k   3 8   a n d   d e sig n   2   to o k   3 6   tr a n sisto rs.  B y   u si n g   th e   p r o p o se d   a d d e r   a n d   c o m p re ss o rs,  a p p r o x ima te  4 x 4   m u lt ip l ier  is  p ro p o se d .   Th e   p ro p o se d   m u lt ip li e a c h ie v e d e lay   1 2 4 . 5 6   (n s)  a n d   p o we 2 9 . 3 3 2   ( u W)   wh ich   is   re d u c e d   b y   6 8 . 0 1   %   i n   term o d e lay   a n d   9 5 . 9 7   %   i n   term o p o we wh e n   c o m p a re d   to   a c c u ra te m u lt ip li e r.   K ey w o r d s :   DSP   PAI   PDP   T GA   T GAI   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Go n d h i N av a b h ar t Red d y ,     Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   co m m u n icatio n   en g in ee r in g ,   v ig n an   i n s titu te  o f   tech n o lo g y   an d   s cien ce ,   Nea r   R am o ji f ilm   city ,   Desh m u k i V illag e,   Yad ad r i,   B h u v an a g ir i,  T elan g a n 5 0 8 2 8 4 ,   I n d ia.   E m ail: n av ab h a r ath 3 4 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Dig ital  Sig n al  Pro ce s s in g   ( DSP)  b lo ck s   ar m o s co m m o n ly   u s ed   in   m u ltime d ia  ap p licati o n s   wh o s o u tp u is   in   th f o r m   o f   im ag f o r   h u m an   r ec o g n itio n   [1 2 ] .   T h o u tp u im ag n e ed   n o t   to   b n u m er ically   ac cu r ate  f o r   h u m a n   s en s e.   T h i s   allo ws  u s   to   p er f o r m   ap p r o x im ate  co m p u tatio n   to   r ed u ce   p o wer   c o n s u m p tio n   o v er   co n v en tio n al  d esig n s .   As  Ad d er s   an d   m u ltip lier s   ar m ain   co m p o n en ts   in   an   AL U,   th o s ar ith m etic  cir cu its   will  b r esp o n s ib le  f o r   o v er all  p e r f o r m an ce   o f   p r o c ess o r .   So   in   o r d er   to   ac h iev e   b etter   p er f o r m a n c an d   r ed u ce d   p o wer   co n s u m p t io n   d esig n   o f   ap p r o x im ate  ar ith m etic  cir cu its   is   n ee d ed .   Var io u s   h ig h - s p ee d   co n v en tio n al  ad d er s   s u ch   as  ca r r y   lo o k   ah ea d   a d d er s   ( C L As)  an d   m u ltip lier s   lik W all ac tr ee   m u ltip lier s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   1 8 3     20 0   184   Dad d an d   Ved ic  m u ltip lier s   h av e   b ee n   wid ely   u tili ze d .   Ho wev er ,   co n v en ti o n al  ar ith m etic  cir cu its   th at   p er f o r m   ex ac o p er atio n s   m a y   lead   to   d if f icu lties   in   p er f o r m an ce   im p r o v em en a n d   r e q u ir es  m o r e   p o wer   co n s u m p tio n .   Ap p r o x im ate   ar ith m etic  cir cu its   th at  allo ws  r elax atio n   in   ac cu r ac y   an d   r e d u ce   th c r it ical  p ath   d elay   o f   a   cir cu it.  Sin ce   m o s ap p r o x im ate  d esig n s   h av r ed u ce d   co m p lex ity   b y   s im p lify i n g   lo g ic  i n   v ar i o u s   ab s tr ac tio n   lev els  lik b eh av i o r al  lev el,   g ate  lev el   an d   tr an s is to r   lev el.   T h is   ten d s   to   h a v r ed u ce d   p o wer   co n s u m p tio n   an d   a r ea   o v er h ea d .   T h u s ,   a p p r o x im ate  d esig n s   ar s u itab le  a p p r o ac h   t o   im p r o v th e   ar ea ,   p o we r   an d   s p ee d   o f   p r o ce s s o r .   T h is   p ap er   p r o p o s es  two   n ew   tr an s m is s io n   g ate  b ased   ad d er s   ( PA1   an d   PA2 )   in   c o m p a r is o n   with   [ 3 ] .   T r a n s m is s io n   g ate  is   th b est  alter n ate  tech n o lo g y   f o r   p ass   tr an s is to r   with   h ig h   v o ltag s win g .   Als o   th is   p ap er   p r o p o s es  ap p r o x im ate   4 - 2   c o m p r ess o r   with   r ed u c ed   n o .   o f   t r an s is to r s   in   co m p ar is o n   with   [4 ]   T h p r o p o s ed   co m p r ess o r   is   u s ed   in   d esig n   o f   ap p r o x im at m u ltip lier   d esig n .   Dela y ,   ar ea ,   E r r o r   Dis tan ce   (ED ) , p o wer   a n d   p o wer - d elay   p r o d u ct  wer ca lcu lated   an d   c o m p ar ed   with   ac cu r ate  ad d er s ,   co m p r ess o r s   an d   m u ltip lier s .   T h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo ws.  Sectio n   I I   d escr ib es  b r ief   liter atu r s u r v ey .   Sectio n   I I I   p r o p o s es  cir cu it  lev el  im p le -   m en tatio n   o f   PA1   an d   PA2 ,   ap p r o x i m ate  4 - 2   co m p r ess o r   an d   ap p r o x im ate   m u ltip lier   d esig n s .   Sectio n   I r ep r esen ts   r esu lts   an d   Dis cu s s i o n s .   Sectio n   co n cl u d es th p ap er .       2.   L I T E R AT U RE   SU RVE Y     Few  wo r k s   th at  h ad   b ee n   ca r r i ed   o u t o n   r ed u cin g   lo g ic  co m -   p lex ity   b y   ap p r o x im atin g   a d d e r   d esig n s   in   tr an s is to r   lev el.   I n   [ 1 2 ]   b it   b y   b it  ad d itio n   to o k   p lace   b y   m o d if y in g   th m ir r o r   ad d e r   cir cu it.  Fiv d if f er en ap p r o x im atio n   o f   m ir r o r   ad d er   h av e   b ee n   p r o p o s ed   with   r em o v al  o f   ce r tain   tr a n s is to r s   f r o m   co n v en tio n al  m ir r o r   a d d er ,   en s u r i n g   less   er r o r s   in   f u ll  ad d e r   cir cu it.  I m ag e   an d   v id eo   co m p r ess io n   alg o r i th m s   ar p r esen te d   u s in g   p r o p o s ed   ap p r o x im ate  c ir cu it  d esig n s   an d   o u tp u q u ali ty   was  m ea s u r ed .   I n   [ 5 ]   p ass   tr an s is to r s   ar u s ed   in   XOR/ X NOR   b ased   ap p r o x im ate  ad d er s .   New   ap p r o x im ate  ad d er s   ( A XAs)  wer d esig n ed   u s in g   m u ltip lex er   b ased   XOR/ XNO R   g ate  in   p ass   tr an s is to r s   to p o lo g y .   AXA1   h as  m o r e   s tatic  p o wer   d is s ip atio n   with   b etter   p er f o r m an ce   in   c ar r y   p r o p ag atio n   d elay .   AXA2   h as  s m all  d y n am ic  p o wer   d is s ip atio n .   AXA3   ac h iev es  r ed u ctio n   in   e n er g y   co n s u m p tio n . Ho wev er ,   th ese  d esig n s   s u f -   f er s   f r o m   s ig n al  d eg r ad atio n .   I n   [ 3 ]   T r an s m is s io n   Gate   b ased   ad d er s   wer p r o p o s ed   to   o v er c o m s ig n al  d eg r ad atio n .   T w o   n ew  T GA  b ased   ap p r o x im ate  ad d e r s   wer d esi g n ed .   T h a d d er   co n s is ts   o f   t h r ee   m o d u les  in   wh ic h   f ir s a n d   s ec o n d   m o d u les  co n s is ts   o f   XOR g ate  f o r   p r o d u cin g   s u m   a n d   th ir d   m o d u le  c o n s is ts   o f   m u ltip lex er   f o r   p r o d u cin g   ca r r y .   T GA  1   u s es  1 6   tr an s is to r s   wi th   2   er r o r s   in   ca r r y   an d   2   er r o r s   in   s u m .   Similar ly   T GA2   u s es  2 2   tr an s is to r s   with   s am er r o r   co u n t.  Dela y ,   p o wer   a n d   p o wer - d elay   p r o d u ct   wer ca lcu lated   f o r   p r o p o s ed   d e s ig n s .   E v en   th o u g h   in cr ea s in   tr an s is to r   co u n t,   t h T GA  b ased   a d d er s   ac h iev es  b etter   v o ltag e   s win g   an d   h as  less   d elay   a n d   p o wer   co n s u m p tio n   wh e n   co m p ar ed   to   AXAs.  Var io u s   er r o r   m etr ics  lik E D,   ME an d   E R   wer ca lcu lated   f o r   t h T GA   b ased   ap p r o x im a te  ad d er s .   T h e   d esig n   i [ 3 ]   ac h iev b etter   d ela y   a n d   p o wer   co n s u m p tio n   wh e n   co m p ar ed   to   o t h er   ex is tin g   d esig n s .   I n   [ 6 ]   lo p o wer   ar e ef f icien 1 0 - tr an s is to r   o n b it  f u ll  ad d er   ce ll  ( 1 0 T D)   is   d esig n ed   an d   its   p er f o r m a n ce   is   co m p ar ed   with   T r an s m is s io n   Gate   b ased   f u ll  ad d er   [ 3 ] On b it  1 0 T ce ll  ac h ie v ed   3 0 m o r s p ee d   th a n   T GA  b ased   ad d er .   Similar ly   th e   1 0 T D   ce ll  a ch iev es  5 0 m o r p o wer   s av in g s   th a n   T GA.   Fo r   3 2   b it  R C u s in g   1 0 T D,   s p ee d   is   4 4 m o r e   th an   3 2   b it  R C u s in g   T GA.   T h e   p r o p o s ed   3 2   b it  R C in   [ 6 ]   o p er ates  at  f r eq u e n cy   o f   3 3 0   M Hz  an d   also   u s es  less   n u m b er   o f   tr a n s is to r s   wh en   co m p ar ed   to   T GA  b ased   FA  c ell.   I n   [ 7 ]   p o wer less   XOR  an d   g r o u n d less   XNOR  g ates  wer e   p r o p o s ed .   I n s tead   o f   p r o v i d in g   VDD  an d   VSS,  th ter m in als  ar c o n n ec te d   to   in p u ts .   Fu ll  a d d er s   d esig n   co n s is ts   o f   th r ee   m o d u les,  in   wh ich   m o d u le  1   an d   2   ca n   b XOR/ XNO R   g ates  an d   m o d u le  3   is   m u ltip le x er   wh ich   p r o v id es  ca r r y   o u tp u t.T o tal  4 1   n ew  1 0   tr an s is to r   f u ll  a d d er   ce lls   wer p r o p o s ed   u s in g   n o v el  XOR/ XN OR   g ates.   Am o n g   all  ad d er s   in   [ 7 ] ,   9 B   ad d er   ac h iev es  co n s is ten tly   lo p o wer .   A d d er s   9 a n d   1 3 ac h iev b etter   cr itical  p ath   d ela y .   T h d esig n   in   [ 7 ]   ac h iev es  1 0 less   p o wer   an d   b etter   d elay   c o m p ar e d   to   1 0 T FA  ce ll.   [ 8 ]   n o v el  1 0   tr an s is to r   f u ll   ad d er   d esig n   h as  b ee n   p r o p o s ed   with   h ig h   s p ee d   a n d   wi th   lo p o wer - d elay   p r o d u ct.   T h is   p ap e r   u s es  co m p lem en tar y   a n d   lev el  r esto r i n g   ca r r y   l o g ic  to   a v o id   m u ltip le  th r esh o ld   lo s s es  in   ca r r y   ch ain   b y   p r o p er   lev el  r esto r in g .   T h XNOR  cir cu it  u s ed   in   th is   p ap er   is   r ea lized   b y   2 - 1   m u ltip lex e r   wh ich   ca n   b u s ed   as  lev el  r es to r er   lo g ic.   T h o u tp u o f   lev e r esto r er   is   th en   co n n ec ted   to   MU 2   an d   MU 3   to   g en er ate  s u m   an d   ca r r y .   T h is   lo g ic  ac h iev es  less   th r es h o ld   v o ltag lo s s   co m p a r ed   t o   ex is tin g   d esig n s .   T h d esig n   in   [ 8 ]   u s es  lo wer   p o wer   s u p p ly   to   m in im ize  th p o wer   co n s u m p tio n .   T h g o al  o f   th p r o p o s ed   d esig n   is   to   ac h iev e   r e d u ce d   co m p lex ity   an d   to   ac h iev f aster   ca s ca d e   o p e r atio n .   I n   [9 1 0 ]   v a r io u s   ter m in o lo g ies  wer ex p lain ed   in   d etail  wh ich   is   u s ed   in   ap p r o x im ate  co m p u tatio n s   lik o v er all  er r o r   ( OE ) ,   Me an   E r r o r   Dis tan ce   ( ME D) ,   Acc u r ac y   ( AC C )   an d   E r r o r   R a te  ( E R )   etc.   I n   [ 9 ]   th a r ith m et ic  ad d itio n   is   d o n b y   d iv id in g   in p u b its   in to   two   p ar ts .   C o n v en tio n al  p ar co n s is ts   o f   M SB s   an d   ap p r o x im ate  p ar co n s is ts   o f   L SB s .   T h d esig n   in   [ 9 ]   is   e s p ec ially   u s ed   f o r   m u ltip le  b i ad d itio n   to   en s u r t h at  th d esig n   h as  m in im al   er r o r s   an d   to   r etain   b etter   o u tp u q u ality .   I n   2 x 2   ap p r o x im ate  m u ltip lier   was  p r o p o s ed   an d   th is   d esig n   ac h iev es  av er ag p o wer   s av in g s   wh en   co m p a r ed   to   ac c u r at 2 x 2   m u ltip lier .   T h ap p r o x im ate  m u ltip lier   g o t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A p p r o xima te  a r ith metic  circu its   ( N a va b h a r a t R ed d y.   G )   185   o n ly   o n e r r o r   o u o f   s ev en   p o s s ib le  in p u ts .   T h m o d if ied   K - Ma p   is   p r esen ted   with   ch an g in   o n o u tp u b it  o f   an   ac c u r ate  2 x 2   m u ltip lier .   Fro m   th a p p r o x im ate  m u ltip lier   co m p lex ity   o f   th e   d esig n   i s   r ed u ce d   a n d   also   cr itical  p ath   is   r ed u ce d   wh en   co m p ar ed   to   ac cu r ate  m u ltip li e r .   I n   [ 1 1 ]   d is cu s s   ab o u n o v e m u ltip lier   d esig n   wh ich   in v o lv es  m u ltip licatio n   o f   g r o u p   o f   c o ef f icien ts   in   DSP  b lo ck s .   4 x 4   m o d if ied   a r r ay   m u ltip lier   with   r ed u ce d   s witch in g   ac tiv ity   i s   p r o p o s ed .   T h p r o p o s ed   m u ltip lier   in   u s es  n ew  ad d er   b lo ck s   b y   ad d i n g   mul tip lex er s   to   th ex is tin g   b lo ck s .   T h d esig n   ac h iev es  5 0 less   p o wer   co n -   s u m p tio n   wh en   co m p ar ed   t o   co n v en tio n al  m u ltip lier .   I n   [ 1 2 ]   4 x 4   co n v en tio n al   ar r ay   an d   v ed ic   m u ltip lier s   wer e   p r o p o s ed   an d   p er f o r m s   s p ice  s im u latio n s .   Simu latio n   r esu lts   s h o ws  th at  v e d ic  m u ltip lier   ac h iev es  2 9 r e d u cti o n   in   p o wer   wh e n   co m p ar ed   to   ar r ay   m u ltip lier .   Har d war co m p lex ity   o f   ar r ay   m u ltip lier   is   m o r wh en   co m p ar ed   to   v e d ic   m u ltip lier .   I n   [ 4]   two   n o v el  a p p r o x im ate  4 - 2   c o m p r ess o r s   wer im p lem en ted .   T h e   ac cu r ate  4 - 2   co m p r ess o r   r eq u ir es  5 2   tr an s is to r s   wh ich   is   im p lem en ted   in   [ 1 3 ]   an d   e x is tin g   ap p r o x im ate  co m p r ess o r s   r eq u ir es  3 8   an d   3 6   f o r   co m p r ess o r   1   an d   co m p r ess o r   2   r esp ec -   tiv el y .   T h p r o p o s ed   co m p r ess o r s   in   [ 4 ]   wer im p lem en ted   in   cir cu it  lev el  u s in g   t r an s m is s io n   g ate  b ased   t ec h n o lo g y   in   h s p ice  to o l.  T h ap p r o x im ate  co m p r ess o r s   u s es  v er y   less   n u m b er   o f   tr an s is to r s ,   ac h iev es  less   cr itical  p ath   d elay   an d   also   p o wer   c o n s u m p tio n   is   v er y   less   wh en   co m p ar ed   to   e x ac 4 - 2   co m p r e s s o r s .   T h co m p r ess o r s   wer u s ed   as  m ain   b l o ck   in   im p lem e n tin g   ap p r o x im ate  d ad d m u ltip lier .   T w o   d ad d a   m u ltip lier   d esig n s   wer im p lem en ted   in   [ 4 ] .   I n   o n o f   th m u ltip lier   d esig n   co m p r ess o r   1   is   u s ed   in   L SB s   an d   in   o th er   d esig n   co m p r ess o r   2   is   u s ed   in   L S B s .   No r m ali ze d   E r r o r   Dis tan ce   ( NE D)   is   ca lcu lated   f o r   th d ad d m u ltip lier s   an d   co m p ar e d   with   o th er   m u ltip lier s .   T h ap p licatio n   o f   th ese  m u ltip lier s   in   im ag p r o ce s s in g   is   p r esen ted   b y   m u ltip ly in g   t wo   im ag es.   I n   [ 1 4 ]   e r r o r   to ler an m u ltip li er   was  p r o p o s ed ,   in   th is   m eth o d   in p u b its   ar d iv id ed   in to   m u ltip lier   an d   n o n - m u ltip lier   p ar ts ,   th m u ltip lier   p ar co n s is ts   o f   MSB s   an d   th n o n - m u ltip lier   p a r co n s is ts   o f   L SB s .   T h s ize  o f   th er r o r   to ler an t m u ltip lier   is   1 2   b its .   Acc u r ac y ,   ar ea   an d   p o wer   o f   co n v en tio n al  1 2   b it  m u ltip lier   an d   1 2   b it  e r r o r   to ler a n m u ltip lier   wer e   co m p ar ed   an d   tab u lated .   Var io u s   n ew  te r m in o lo g ies  lik Min im u m   Ac -   ce p tab le  Acc u r ac y   ( MA A)   an d   Acc ep tan ce   Pro b ab ili ty   ( AP)   wer u s ed   in   [ 1 4 ] .   Fo r   MSB s   n o r m al  m u ltip licatio n   m eth o d   is   a p p l ied ,   wh er ea s   f o r   L SB s   n ew  m eth o d   is   ap p lied   in   wh ich   n o   p a r tia p r o d u cts   wer g en er ate d   an d   ca r r y   p r o p ag atio n   p ath   is   r e m o v e d .   Fro m   s im u latio n   r esu lts   th 1 2   b it  e r r o r   to ler an t   m u ltip lier   d r asti ca lly   r ed u ce s   p o wer   f r o m   5 2 to   9 4 d ep en d in g   o n   i n p u tr a n s itio n s   an d   also   r ed u ce s   th e   ar ea   o v er h ea d .   I n   [ 1 3 ]   d esig n ed   lo p o wer   4 - 2   an d   5 - 2   co m p r ess o r s .   T h ac cu r ate  4 - 2   co m p r ess o r   an d   ac cu r ate  5 - 2   co m p r ess o r s   b o th   ca n   o p er ate  at  lo s u p p ly   v o ltag o f   0 . 6 v .   T h 4 - 2   co m p r ess o r s   co n s is o f   th r ee   XOR - XNOR  b lo ck s ,   two   MU b lo ck s   an d   o n XOR  b lo ck .   T h tr a n s is to r   co u n o f   4 - 2   co m p r ess o r   is   5 2 .   Similar ly   th 5 - 2   co m p r e s s o r s   co n s is t   o f   f iv XOR - X NOR  b lo ck s ,   th r ee   MU b lo ck s   an d   o n XOR   b lo ck .   T h c o m p r ess o r s   wer im p lem en ted   in   tr a n s m is s io n   g ate  b ased   tech n o l o g y   a n d   c o m p ar ed   with   th e   ex is tin g   co m p r ess o r s   wh ich   w er im p lem en te d   in   C MO s ty le,   s im u latio n   r esu lts   s h o ws  th at  th co m p r ess o r s   4 - 2   an d   5 - 2   i n   [ 1 3 ]   ac h ie v es  lo p o wer   d is s ip atio n   an d   less   h ar d war e   co m p lex ity .   I n   [ 1 5 ,   1 6 ]   an aly s is   an d   d esig n   o f   th r ee   n ew  a p p r o x im ate  4 - 2   co m p r ess o r s   wer p r o p o s ed   b y   ch an g in g   lo g ic  in   ac cu r ate  co m p r ess o r   f o r   u s o f   th o s co m p r ess o r s   i n   m u ltip lier .   T h e   d esig n   h ad   r ed u ctio n   i n   p o wer   d is s ip atio n   an d   tr a n s is to r   co u n t   co m p ar ed   t o   ex ac d esig n .   T h co m p r ess o r   ac h iev es  b etter   ac cu r ac y   wh en   c o m -   p ar ed   to   ac cu r ate   co m p r ess o r .   An   8   b it  ap p r o x i m ate  d ad d m u lt ip lier   is   im p lem en ted   in   [ 1 5 ]   in   wh ich   b o t h   ap p r o x im atio n   an d   tr u n ca tio n   m eth o d s   wer e   u s e d   f o r   r ed u cin g   t h p a r tial  p r o d u ct  s tag es.  T h m u ltip lier   d esig n   in   s u ch   a   way   th at  4   b its   in   L SB   is   tr u n ca ted   an d   th e   n ex f o u r   b its   u s es  ap p r o x im ate  co m p r ess o r s .   Fo r   th MSB s   ac cu r ate   co m p r ess o r s   wer e   u s ed .   He n ce   in   to tal  th e   ap p r o x im a te  m u ltip lier   u s es  9   ac cu r a te,   8   a p p r o x im ate   co m p r ess o r s ,   3   f u ll  ad d er s   an d   2   h alf   a d d er s .   T h u s o f   a p p r o x im ate  an d   tr u n ca tio n   co m p r ess o r s   r ed u ce s   p o wer   d is s ip atio n   an d   ar ea   o v er h ea d   w h e n   co m p ar ed   t o   ac c u r ate  m u ltip lier .       3.   P R O P O S E D   M E T H O D   T h is   s ec tio n   d ea ls   with   wo r k in g   o f   PA1 ,   PA2 ,   p r o p o s ed   ap p r o x im ate   4 - 2   c o m p r ess o r   an d   p r o p o s ed   4 * 4   ap p r o x im ate  m u ltip lier .     3 . 1 .     P r o po s ed  a dd er   des ig n   1   ( P A 1 )   As  tr an s m is s io n   g ate  p ass es  s t r o n g   0   a n d   s tr o n g   1   it  is   u s e d   as  alter n ate  s ty le  to   p as s   tr an s is to r .   P A 1   co n s is ts   o f   T GA  b ased   m u lt ip lex e r   f o r   d esig n i n g   o f   XOR/ XNOR   m o d u les  an d   a l s o   co n s is ts   o f   in v er ter s .     I n   [ 5]   th Su m   a n d   C ar r y   ex p r ess io n s   o f   T GA1   is   g iv en   as     s u m   =   ( X     Y   ) c in   +   X Y ¯   ( 1 )   c a r r y   =   Y   ( 2)     I n   PA1   th s u m   a n d   ca r r y   ex p r ess io n   is   m o d if ied   as     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   1 8 3     20 0   186   s u m   (   Y   ) C in   ( 3)   ca r r y   =   X   ( 4 )     I n   s u m   ex p r ess io n   th e   s ec o n d   ter m   ( X Y ¯   )   is   r em o v ed   an d   c ar r y   e x p r ess io n   is   co n n ec ted   to   in p u X   f o r   PA1 .   T h to tal  n u m b er   o f   tr an s is to r s   u s ed   ar 1 4   wer 2   tr an s is to r s   less   wh en   co m p ar ed   to   ex is tin g   T GA 1   in   [ 5 ] T h er r o r   ta b le  o f   PA1   i s   s h o wn   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   E r r or   ta b le   of   P A 1   X   Y   c in   su m   ca rry   Er ro Di st an c e ( E D )   0   0   0   0   0   0   0   0   1   1   0   0   0   1   0   0   0   1   0   1   1   0   0   1   1   0   0   0   1   1   1   0   1   0   1   0   1   1   0   0   1   1   1   1   1   1   1   0       Fro m   T ab le  1   we  ca n   o b s er v e   th at  th P A 1   h av 2   er r o r s   in   s u m   an d   2   er r o r s   in   c a r r y .   w o b s er v th at  wh en   in p u ts   a n d   ar 1   th ca r r y   will  g et  er r o r   o u tp u t,  wh en   an d   ar e   1   a n d   0   r esp ec tiv ely   th s u m   will  g et  er r o r .   W h en   b o th   an d   a r e   0   th s u m   an d   ca r r y   b o th   g ets  er r o r   o u tp u t.  T h cir cu it  l e v e l   im p lem en tatio n   o f   P A 1   is   s h o wn   in   Fig u r e   1.           Fig u r 1 .   Sch em atic  o f   PA1       3. 2 .     P r o po s ed  a dd er   des ig 2   ( P A 2 )   I n   [ 5 ]   th s u m   a n d   ca r r y   e x p r e s s io n s   o f   T GA2   is   g iv en   as     s u m   (   Y   ) C in   ( 5)   c a r r X   +   Y   ( 6 )     T h P A 2   re q u ires   2 0   tr an s is to r s   wh ich   is   less   th an   th at   o f   T GA2   in   [ 3 ] .   T h e   s u m   an d   ca r r y   ex p r ess io n s   o f   P A 2   is   g i v e n   by       ( 7 )   c a r r X Y   ( +   Y   ) C in   ( 8 )     T h ca r r y   ex p r ess io n   o f   PA2   is   s am as  ex ac f u ll  ad d er   ca r r y   ex p r ess io n .   Hen ce   th e r ar ze r o   er r o r s   in   ca r r y .   T h s u m   is   o b tain ed   b y   in v e r tin g   ca r r y .   T h er r o r   tab le  o f   PA2   is   s h o wn   b elo w.   Fro m   T ab le  2   wh en   an d   ar e   0 s   th en   we   will  g et  er r o r   at   s u m .   W h en   an d   a r 1   an d   0   r esp ec tiv ely   th en   s u m   o u t p u t   h as  er r o r .   C ar r y   o u t p u h as  ze r o   er r o r s .   T h cir c u it   lev el  im p lem en tatio n   o f   PA2   is   s h o wn   in   Fig u r e   2 .     I co n tain s   tr an s m is s io n   g at e - b ased   m u ltip lex e r   f o r   im p lem en -   tatio n   o f   ca r r y   an d   o n i n v er ter   f o r   im p lem en tatio n   o f   s u m   o u tp u t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A p p r o xima te  a r ith metic  circu its   ( N a va b h a r a t R ed d y.   G )   187   T ab le  2 .   E r r o r   ta b le  o f   PA2   X   Y   c in   su m   ca rry   Er ro Di st an c e   ( E D)   0   0   0   1   0   1   0   0   1   1   0   0   0   1   0   1   0   0   0   1   1   0   1   0   1   0   0   1   0   0   1   0   1   0   1   1   1   1   0   0   1   0   1   1   1   0   1   0   0   0   0   1   0   1           Fig u r 2 .   Sch em atic  o f   PA2       3. 3 .   P r o po s ed  a pp ro x im a t e   4 - 2   co m press o r   I n   [ 1 3 ]   e x ac 4 - 2   a n d   5 - 2   c o m p r ess o r s   wer im p lem en te d .   T h e   ex ac 4 - 2   c o m p r ess o r   h av f iv e   in p u ts   an d   th r ee   o u tp u ts .   T h f o u r   in p u ts   X1 ,   X2 ,   X3 ,   X4   an d   o u tp u t su m   h a v s am weig h t.  T h o u tp u t c ar r y   s ize  is   o n b it  m o r e.   T h e   4 - 2   co m p r ess o r   r ec eiv es  an   in p u C in   f r o m   th last   ce ll  wh ic h   is   o f   o n e   b it  s ize   lo wer ,   an d   p r o d u ce s   an   o u tp u C o u to   t h later   s tag e   co m p r ess o r   ce ll  wh ich   is   o f   s ize  h ig h er .   T h d if f er e n t   f o r m s   o f   4 - 2   co m p r ess o r   f o llo ws th f u n d am e n tal  eq u atio n   g iv en   b y :     X 1   +   X 2   +   X 3   +   X 4   +   C in   =   s u m   +   2( c a r r y   +   c o u t )     ( 9 )     T h co n v e n tio n al  4 - 2   c o m p r ess o r   co m p o s ed   o f   two   s er ially   co n n ec ted   f u ll  ad d er s .   I m ain ly   co m p o s ed   o f   s ix   m o d u les.  T wo   m o d u les   ar 2 - 1   m u x ,   o n m o d u le  is   XOR  an d   th r ee   m o d u les  ar XOR - XNOR.  T h cir cu it  lev el  im p lem en tatio n   o f   2 - 1   m u x   co m p r is es  o f   8   tr an s is to r s ,   f o r   XOR - XNOR  cir cu it  1 0   tr an s is to r s   an d   f o r   XOR  cir cu i 6   tr an s is to r s .   So   to tally   5 2   tr an s is to r s   f o r   im p lem en tin g   ex ac 4 - 2   co m p r ess o r   in   tr an s m is s io n   g ate   b ased   te ch n o lo g y .   T h e   s u m ,   ca r r y   an d   co u ex p r ess io n s   of   ex ac t   4 - 2   c o m p r ess o r   is     g iv en   b y :     s u m   X   X   X 3     X 4   (10 )     c o u t   ( X   X 2 ) X ( X 1     X 2 ) X 1   (11 )     c a r r ( X 1 X 2 X 3 X 4 ) C in +( X   X   X   X 4 ) X 4     ( 1 2)       I n   o r d er   to   r ed u ce   th e   n o .   o f   tr an s is to r s   an d   t o   r e d u ce   th p o wer   co n s u m p tio n   th e   ap p r o x im atio n   o f   co m p r ess o r s   wer e   im p lem en t ed   in   [ 4 ,   1 5 ]   with   r elax atio n   in   ac cu r ac y .   T w o   ap p r o x im at 4 - 2   co m p r ess o r s   wer d esig n ed   i n   [ 4 ]   b y   r e d u c in g   th tr a n s is to r s   to   3 8   an d   3 6   r esp ec tiv ely .   T h d esig n   1   h as  1 2   er r o r s   o u t   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   1 8 3     20 0   188   3 5   c o m b in atio n s   h as  e r r o r .   T h d esig n   2   h as  4   er r o r s   o u o f   1 6   c o m b in atio n s .   B u th e r w as  d r asti r ed u ce   i n   p o wer   co n s u m p tio n .   T h p r esen ce   o f   er r o r s   in   ap p r o x i m ate  d esig n s   will  n o af f ec th im ag clar i ty   an d   also   f o r   h u m a n   p e r ce p tio n   th er e   is   n o   n ee d   o f   ex ac tn ess   o f   im ag e.   I n   th is   p a p er   n ew  a p p r o x im ate  4 - 2   co m p r ess o r   is   im p lem en ted .   T h p r o p o s ed   cir cu it lev el  co m p r ess o r   to o k   o n ly   3 0   t r an s is to r s   wh ich   is   v er y   m u ch   less   wh en   co m p ar ed   to   ex is tin g   with   s a m e   n u m b er   o f   er r o r s .   T h e x p r ess io n   o f   s u m   a n d   ca r r y   f o r   ex is tin g   d esig n   1   in   [ 4 ]   wer g iv en   b y :     su m   =   C in (( X 1     X 2 )   +   ( X 3     X 4 )   (13 )   c out   X 1 X 2   +   X 3 X 4   (14 )     c a r r y   =   C in   (15 )     Fo r   d esig n   2   c o m p r ess o r   th e   s u m   an d   ca r r y   ex p r ess io n s   in   [ 1 4 ]   wer e   g iv en   b y :   su m   =   ( X 1     X 2 )   +   ( X 3     X 4   (16 )   ca r r X 1 X 2   +   X 3 X 4   (17 )     I n   p r o p o s ed   ap p r o x im ate  4 - 2   co m p r ess o r   th s u m   ex p r es -   s io n   an d   ca r r y   ex p r ess io n   is   m o d if ied   in   s u ch   way   th at   n u m -   b e r   o f   tr an s is to r s   is   r ed u ce d   to   3 0 .   s u m   an d   ca r r y   E x p r ess io n s   f o r   p r o p o s ed   4 - co m p r ess o r   is   g iv en   b y :     s u m   ( X   X 2   ( X 3     X 4 )   (18 )   c a r r y   =   ( X +   X 2 )( X +   X 4 )   (19 )     T h p r o p o s ed   co m p r ess o r   d o e s   n o h av C in   an d   C o u t,  wh i ch   wer p r esen in   ex is tin g   co m p r ess o r s   [ 4 ,   1 3   1 5 ] .   T h e   cir cu it  lev el   im p lem en tatio n   o f   p r o p o s ed   d esig n   in   s h o wn   in   Fig u r e   3 .   I n   ab o v e   d iag r am   two   b lo ck s   co m p r is es o f   XOR cir c u it wh ich   to o k   1 0   tr an s is t o r s   f o r   im p lem en tin g   ea ch   b l o ck .   T h n ex t two   b lo c k s   is   OR   f u n ctio n   wh ich   to o k   8   t r an s is to r s   an d   it  is   im p lem en ted   b y   MU b ased   tr an s m is s io n   g ate  tech n o lo g y .   T h last   b lo ck   will  p e r f o r m   AND  f u n ctio n .   Hen ce   th e   ab o v p r o p o s ed   d esig n   is   im p lem en ted   with   3 0   t r an s is to r s   less   th an   th at  o f   [ 4 ,   1 3   1 5 ]   T h er r o r   tab le  f o r   p r o p o s ed   ap p r o x im ate  4 - 2   is   s h o wn   T ab le  3 .           Fig u r e   3 .   Sch em atic  o f   4 - 2   ap p r o x im ate  c o m p r ess o r               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A p p r o xima te  a r ith metic  circu its   ( N a va b h a r a t R ed d y.   G )   189   T ab le  3 .   E r r o r   ta b le  o f   a p p r o x i m ate  4 - 2   c o m p r ess o r   X 1   X 2   X 3   X 4   su m   c a r r y   d i f f e r e n c e     0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   1   1   0   0   0   0   1   0   1   0   0   0   0   1   1   0   0   0   0   1   0   0   1   0   0   0   1   0   1   0   1   0   0   1   1   1   0   1   1   1   0   0   0   1   0   0   1   0   0   1   0   1   0   1   0   1   0   0   1   0   1   0   1   1   0   1   1   1   1   0   0   0   0   1   1   1   0   1   1   1   0   1   1   1   0   1   1   0   1   1   1   1   1   1   1       Fro m   T ab le  4   we  ca n   o b s er v th at  th er ar 4   er r o r s   o u o f   1 6   co m b i n atio n s   wh ich   is   s am as  we  o b s er v ed   in   ex is tin g   ap p r o x i m ate  4 - 2   co m p r ess o r   b u th m ain   ad v a n tag in   th p r o p o s ed   m eth o d   is   th e   r ed u ctio n   o f   tr an s is to r s   is   ac h iev ed .   I f   th in p u ts   ar 0 1 1 1   th en   its   o u tp u t w ill b eq u al  to   1 1   b u t th o u tp u t   we  g et  is   1 0 ,   s o   d if f er en ce   is   1 .   Similar ly   f o r   r em ain i n g   t h r ee   ca s es  th ac tu al   o u tp u is   n o eq u al  to   th e   o u tp u o b tain ed   f r o m   th p r o p o s ed   d esig n .   T h er r o r   tab le  f o r   p r o p o s ed   ap p r o x im ate  m u ltip lier   is   s h o wn   b elo w   in   T ab le  4 .       T ab le  4 .   E r r or   ta b le   of   a pp r o xi m at m ul t ip li er   A [3   :   0]   B [3   :   0]   A c c u r a t e   p r o d u c t   A p p r o x .   p r o d u c t   ED   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0 0 0 0 0   0 0 0 0 111 0   3   0 1 0 1   0 1 1 1   0 0 1 0 0 0 1 1   0 0 1 0 11 1 0   3   1 1 1 1   1 1 1 1   1 1 1 0 0 0 0 1   1 1 1 0 0 11 1   2   1 1 1 1   1 0 1 1   1 0 1 1 1 1 0 1   1 0 1 1 001 1   3   1 0 1 1   1 0 0 1   0 1 1 0 0 0 1 1   0 1 1 0 110 1   3   1 0 1 0   1 1 0 1   1 0 0 0 0 0 1 0   1 0 0 0 11 1 1   3   1 1 1 0   1 1 0 1   1 0 1 0 0 1 0 0   1 0 1 0 0 01 0   2   0 1 1 0   1 0 0 0   0 1 1 1 0 0 1 0   0 1 1 1 11 10   2   0 1 0 0   1 0 0 0   0 1 0 0 0 0 0 0   0 1 0 0 111 0   3   0 0 0 1   0 1 0 0   0 0 0 0 0 0 1 0   0 0 0 0 0 1 10   1         3. 4 .     P r o po s ed  a pp ro x im a t e   4 x 4   m ultiplier   des ig n   I n   liter atu r e   v a r io u s   m u ltip lier   d esig n s   in   cir cu it   lev el  is   im p lem en ted   n am ely   ar r ay   m u ltip lier ,   v ed ic   m u ltip lier   an d   d ad d a   m u ltip lie r .   All   th e   ex ac t   m u ltip lier   d es ig n   p r o ce s s   to o   p lace   in   th r ee   s tag es:     An   C MO S lo g ic  s ty le  b ased   AND  g ate  is   u s ed   f o r   g e n er ati n g   th p ar tial p r o d u cts is   th f ir s t   s tag e.     Use  o f   ex ac t/a p p r o x im ate  4 - 2 / 5 - 2   c o m p r ess o r s   to   d e d u c e   n u m b er   of   p ar tial   p r o d u ct   s tag e s   in   m u ltip lier   d esig n .     Usi n g   ac cu r ate  h alf   a d d er ,   ac cu r ate  f u ll  ad d er   o r   a n y   o th er   ap p r o x im ate  ad d e r   d esig n s   lik P A 1 / P A 2   to   a d d   th e   p ar tial   p r o d u cts   an d   to   g en er ate   th e   f in al   o u tp u t .     I n   [ 1 7 ]   2 x 2   m u ltip lier   wer i m p lem en ted   an d   er r o r   wer i n t r o -   d u ce d   in   th d esig n   b y   m an ip u latin g   its   lo g ic  f u n ctio n .   T h e   K - Map   is   m o d if ied   in   s u ch   a   way   th at   wh en   all   in p u ts   w e r e   1   th o u tp u p r o d u ct  u s u ally   it will b eq u al  to   1 0 0 1   ( 9 ) ,   b u t m o d if ied   th is   r esu lt to   1 1 1 ( 7 ) ,   it r esu lts   in   r ed u ctio n   o f   cr itical  p ath   b y   two   g ates  co m p a r ed   t o   ac cu r ate  2 x 2   m u l t i p l i e r .   W ith   [ 1 7 ]   as  r e f er en ce   in   th is   p ap e r   ap p r o x im ate   4 * 4   m u ltip lier   h as b ee n   p r o p o s ed .   I n   th is   d esig n   t h p r o p o s ed   a p p r o x im ate   ad d e r   a n d   ap p r o x i m ate  co m p r ess o r   ar e   u s ed   as  b asic  b lo ck s .   T h m u ltip lier   s h o wn   in   4   is   o f   s ize  4   b its .   T h er ar in p u ts   A,   B   ea ch   o f   s ize  4   b its   an d   o u t p u p r o d u ct  o u o f   s ize   8   b its .   T h e   cir cu it   lev el   of   p r o p o s ed   4 * 4   ar r ay   m u ltip lier   is   im p lem en ted   with   ac cu r ate  1   b it  tr an s m is s io n   g ate  b a s e d   h alf   ad d e r ,   P A 1 , P A 2   an d   ap p r o x im ate  4 - 2   co m p r ess o r .   T h e   to tal  p o s s ib le  in p u co m b in atio n s   w er tab u lated   in   er r o r   ta b le.   T h m o s o f   th e r r o r s   wer f o u n d   in   L SB s .   Ou o f   2 5 6   co m b in atio n s   3 2   c o m b in atio n s   wer f o u n d   er r o r   ac co r d in g   to   er r o r   tab le.   T h cir cu it  lev el  im p lem en tatio n   o f   p r o p o s ed   m u ltip lier   d esig n   is   s h o wn   in   Fig u r e   4 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   1 8 3     20 0   190   E R       Fig u r e   4 .   Sch em atic  o f   4 x 4   a p p r o x im ate  m u ltip lier       So m m e t rics w hich a re   co mm o nly   us ed  in t his   pa per:     E rr o Dis t a nce  : E r r o r   Dis tan ce   is   d en o ted   b y   ( E D) .   I t is   d ef in ed   as d if f er e n ce   b etwe en   r esu lt o b tain ed   b y   ap p r o x im ate   a d d er   an d   r esu lt o b tain ed   b y   ac c u r ate  ad d er .   E D   | E C     E R |   ( 2 0 )     wer E C   is   th r esu lt o b tain ed   b y   ap p r o x im ate  a d d er   an d   E R   i s   th r esu lt o b tain ed   b y   ac cu r a te  ad d er .   E rr o Ra t : E r r o r   R ate  is   d ef in ed   as r atio   o f   in co r r ec t o u tp u t v alu es to   all  p o s s ib le  o u t p u t s .       ( 21)     P a s s   Ra t e : Pass   R a te  is   d ef in ed   as r atio   o f   n u m b er   o f   co r r ec t   o u tp u ts   to   all  p o s s ib le  o u tp u v alu es.       ( 2 2 )     Acc ura cy Acc u r ac y   o f   an   a d d er   d e f in es  h o w   m u c h   p e r ce n t -   ag is   t h o u tp u o f   a n   a p p r o x im ate  ad d e r   f o r   an   p ar ticu lar   i n p u t.  T h v al u r an g es f r o m   0 % to   1 0 0 % .     A C C   =   . 1     E D   Σ   x 1 0 0 %   (2 3 )       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p r o p o s ed   ap p r o x im ate   ad d er s   ( P A 1 ,   P A 2 ) ,   ap p r o x im ate  4 - 2   co m p r ess o r   an d   p r o p o s ed   ap p r o x im ate  m u ltip lier   w e r e   im p lem en ted   in   cir cu it  le v el  in   C ad en ce   Vir tu o s o   t o o i n   g p d k   9 0 n m   tech n o lo g y .   T h r esu lts   o b tain e d   is   co m p ar ed   w i t h   ex is tin g   ad d er s ,   co m p ar ato r s   an d   m u ltip lier s   an d   o b s e r v e d   t h at  th e   p r o p o s ed   P A 1   an d   P A 2   r eq u ir es  less   tr an s is to r s   with   m i n im al  er r o r s   in   s u m   an d   ca r r y   ex p r ess io n s .   As  tr an s is to r   n u m b er   r e d u ce s   th e   p o wer   o f   P A 1   an d   P A 2   also   r ed u ce s   wh en   co m p ar ed   t o   ex is tin g   ad d er s .   I n   p r o p o s ed   ap p r o x im ate  4 - 2   c o m p r ess o r   th n o .   o f   tr an s is to r s   r eq u ir es  is   r ed u ce d   b y   m o d if y in g   th s u m   an d   ca r r y   e x p r ess io n   l o g ic  in   cir c u it  l e v e l .   T h   n o .   o f   tr a n s is to r s   r eq u ir ed   is   r ed u ce d   t o   3 0   as  c o m p ar ed   to   ex is tin g   co m p r ess o r s   in   [ 4 ]   wh ich   r e q u ir es  3 8   f o r   e x is tin g   co m p r ess o r   1   an d   3 6   f o r   e x is tin g   co m p r ess o r   2 .   As  tr an s is to r   co u n is   r ed u ce d   to   3 0 ,   p o wer   c o n s u m p tio n   also   r ed u ce s   d r asti ca lly .   As  th p r o p o s ed   ap p r o x im ate   m u ltip lier   u s es  P A 1 ,   P A 2   an d   ap p r o x im ate  4 - 2   c o m p r ess o r ,   th e   tr an s is to r   c o u n t   o f   p r o p o s ed   m u ltip lier   also   r ed u ce s   b y   la r g n u m b e r   w h e n   co m p a r ed   to   ac c u r ate   m u ltil p l ier .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A p p r o xima te  a r ith metic  circu its   ( N a va b h a r a t R ed d y.   G )   191   4 . 1 .     P r o po s ed  a dd er   des ig n   ( P A 1 )   T h s ch em atic  o f   PA1   co n s is t s   o f   1 4   tr an s is to r s .   T h cir cu it  lev el  o f   PA1   is   im p lem en ted   in   ca d en ce   v ir tu o s o   to o l   in   g p d k   9 0 n m   te ch n o lo g y .   Fro m   Fig u r e   5   we  ca n   o b s e r v th at   tr an s m is s io n   g ate  b ased   x n o r   cir c u it  an d   AND  g ate  wer im p lem en ted   to   g et  s u m   o u tp u t.  T h ca r r y   o u t p u t is o b tain e d   b y   d ir ec tly   co n n ec tin g   to   i n p u t   X.           Fig u r 5 .   Sch em atic  o f   PA1       Fro m   Fig u r 6   we  ca n   o b s er v e   th at  in p u ts   o f   P A 1   ar X,   a n d   C in T h o u tp u ts   wer Su m   an d   C a r r y .   T h wav ef o r m   o f   P A 1   v ar ies  ac co r d in g   to   i n p u ts   with   th e   h elp   o f   Su m   a n d   C ar r y   ex p r e s s io n s .   Fro m   6   th e   p r o p o s ed   d esig n   g o two   er r o r s   i n   ca r r y   an d   two   er r o r s   in   s u m   at   X= 0 ,   Y= 0 ,   C in   =1 ,   X= 1 ,   Y= 0 ,   C in   =0   an d   X= 1 ,   Y= 1 ,   C in   =0 .   T h e   ED   is   s h o wn   in   T ab le   1 .           Fig u r e   6 .   W av ef o r m   o f   PA1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   1 8 3     20 0   192   4 . 2 .     P r o po s ed  a dd er   des ig n   ( P A 2 )   T h PA2   c o m p r is es  o f   2 0   tr an s is to r s   wh ich   is   less   th an   e x is tin g   d esig n   2   ad d er   in   [ 3 ]   wh ic h   r e q u ir es  2 2   tr a n s is to r s .   T h e   cir cu it  lev el  o f   PA2   is   im p le m en ted   in   ca d en ce   v ir tu o s o   to o l   in   g p d k   9 0 n m   tec h n o lo g y .   T h s ch em atic  on  Fig u r e   7   co n s is ts   o f   MU b ased   O R   an d   AND  f u n ctio n   f o r   im p lem en ti n g   ca r r y   ex p r ess io n   an d   s u m   is   in v er te d   o u t p u t o f   ca r r y .   PA2   also   im p lem e n ted   i n   tr an s m is s io n   g ate  b ased   tech n o lo g y .           Fig u r e   7 .   Sch em atic  o f   PA2       Fro m   Fig u r e   8   we  ca n   o b s er v e   th at  in p u ts   o f   P A 2   ar X,   a n d   C in T h o u tp u ts   wer Su m   an d   C a r r y .   T h wav ef o r m   o f   P A 2   v ar ies  ac co r d in g   to   in p u ts   with   th h elp   o f   Su m   an d   C ar r y   ex p r ess io n s .   Fro m   Fig u r e   th p r o p o s ed   d esig n   g o ze r o   e r r o r s   i n   ca r r y   an d   two   er r o r s   in   s u m   at  X= 0 ,   Y= 0 ,   C in   =0   an d   X= 1 ,   Y= 0 , C in   =1 .   T h e   ED   is   s h o wn   in   T ab le   2 .           Fig u r e   8 .   W av ef o r m   o f   PA2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.