文档介绍：摘要处理器及高档显卡中,设计实现了超高精度浮点运算部件。算部件纳杓乒ぷ鳎友映佟⒚婊⒔峁垢丛有缘确矫嫦低车匮芯苛烁〉闼闶趼呒算的各个过程。由于浮点算术逻辑运算单元所实现的操作比较多,其核心为浮点加法器,需要在此基础上充分利用浮点加法的各个功能模块,完成其他功能,并达到时序要求,种不同实现方法,选择了基于惴ǖ母〉慵臃ㄆ鳎⒃诖嘶∩希由炝烁酶〉验证方法保证了设计的正确性;包含本的浮点运算是高性能计算研究中的一个重要领域。为了满足应用程序的需求,某些微本文结合中国电子科技集团第五十八研究所预研项目中的〉闼闶趼呒因此设计上较复杂。本文在研究了定点加法算法,浮点加法算法的基础上,分析比较各加法器的功能,设计了一个可以完成种算术逻辑运算的位浮点算术逻辑运算单元,所有的算术逻辑运算均在一个时钟周期内完成。定点加法和前导判断并行运算,缩短了关键路径;使其达到设计要求。验证部分采用基于特征向量和大量随机向量结合的己通过软件、硬件验证。本文设计的浮点算术逻辑单元,采用ひ战凶酆希扑慊哪D饨果显示该具有高速、低复杂度的良好性能。在ぷ鞯缪梗琓情况下的延时为。关键词:核,,浮点加法器,定点加法器,前导判断电路。
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第一章绪论研究意义研究现状与研究背景随着微电子技术的不断进步、计算机技术的不断发展,集成电路经历了小规模、中晏岢龅哪Χ伞】:处理器的越多的处理器包含多个运算单元,算术运算单元已经成为处理器结构中的一个重要组成部分。作为数字处理器中重要的部分,,集成电路已进入片上系统贝F舷低秤挚沙莆O低臣缎酒窃诘ヒ恍酒鲜芯片,很难采用自底向上的设计方法来实,现取而代之的是采用自顶向下的系统级设计规模、大规模的发展过程,目前已经进入超大规模和甚大规模集成电路阶段。超大规模集成电路工艺在世纪初得到了高速的发展,目前商业化半导体芯片制造技术的主流已经达到南呖恚窈蠓⒄【。集成电路技术卵杆傧蚋呒啥取⒊⌒突⒏咝阅堋⒏呖煽啃缘姆较蚍⒄埂微处理器的发展也随着集成电路的迅猛发展而日新月异。目前微处理器的发展速度一直遵循镜拇词既酥籊性能三年翻两番。由于可使用的芯片面积增加,为了进一步提高运算性能,已经有越来的对象:浮点运算通常需要多个时钟周期才能完成;为了得到接近实际值的运算结果,某些数值计算领域如流体动力、计算物理学、气象模型等等,需要很高精度位字长母〉阍怂恪】。而高精度浮点运算的固有特性决定了它具有面积大、功耗大的特点。速度、成本和功耗成为集成电路设计中目前最受关注的几个问题。浮点算术逻辑单元是数字信号处理器中的核心部件【浚中藕糯,简称是婕靶矶嘌Э贫止惴河τ糜谛矶嗔煊虻男滦搜Э啤纪年代以来,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去的二十年时间里,数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用【。现信号的采集,转换,存储,处理和疧等功能,即实现一个系统的功能。然而在中芯片的密度和设计的复杂性也越来越明显,试想对于一个上百万甚至上亿个晶体管的方法。蔷哂凶灾髦J恫ǖ哪?核琁松杓剖设计的一个独立技术,它已经成为杓频闹饕M揪丁从设计流程上看,由于今天?榈募晒婺R丫艽螅锏搅讼低臣兜乃剑:
按照设计方法学的要求需要完成行为,结构,和物理三个设计域的设计,因此这些模块/子系统也就在这三个层次上分别为软核,毯思癐埠恕砗喝砗松杓仆度胱钌伲煌瓿蒖级的行为设计,以枋文本的形式提交,使用这个枋鲆欢ㄒ>抡嫜橹ぃ褂谜呖梢杂盟综合出正确的门级网表。软核的优点是有最大的灵活性,不受实现条件的限制,同时也为后续设计留有更大的创新空间,使用者根据单元库的条件可以完成更更大的设计深度,已经完成了门级综合,时序仿真等设计阶段,以门级网表的埠?槭亲钌畈愦危诺闶且子谑迪郑杉傻降テ低成运算逻辑部件运算部件和浮点运算部件【浚泄囟ǜ〉阍怂悴考喜⑸杓频淖柿虾捅ǖ老喽越仙佟对于定点加法操作,其原理很简单,但随着加法操作数的增加,从的进位传播花费将很大,如具创意的结构设计;缺点是对模块的预测性太低增加了设计的风险。毯橛谌砗擞胗埠酥洌峭瓿闪寺呒酆系墓δ芸椋热砗擞形式提交用户。计,且功能可优化,具有较小的面积,易于大量生产;缺点是用户难于修改,灵活性小。在过去几十年里,我国设计业一直相对落后,产业的建立为打破这种局面提供了一个适合我国国情的切入点,必将从。从国内方面看,我国屡次冲击高端设计都不很成功,原因之一是高端芯片的电路过于庞大和复杂;库的建立则把“系统集成”与“功能模块’’设计分丌,分散了设计规模和难度。从国际方面看,产业是进入国际市场的最好切入点;这是因为采用进行电路设计具有以下几个特点:捎米陨