文档介绍：中南大学
硕士学位论文
双精度64位浮点除法运算单元的设计与实现
姓名:王文广
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:曹建
20070528
摘要浮点数可以表示高精度以及非常大的数值,同时,高精度计算、图形加速、数字信号处理等应用对浮点处理的要求也越来越高,浮点运算单元成为当代微处理器中一个重要组成部分。浮点除法因其特殊性与实现的难度,仍有不小的优化空间,研究表明,浮点运算中除法运算效率的浮动会导致处理器性能的大幅度浮动,虽然其出现频率较低,但对处理器整体性能有较大的提高。所以,设计一种执行效率较高的浮点除法结构对处理器性能的提高可以起到很重要的作用。Ⅱ是一种基于哈佛结构的采用流水线技术的软核处理器,基于的思想设计,且专门针对的可编程逻辑器件做了相应优化。作为一种可配置的通用处理器,它可以与用户自定义逻辑结合构成低巢⑾略氐紸目杀喑唐骷腥ァ8〉阍怂愕元是为处理器服务的,所以将浮点除法运算单元与软核处理器相结合,既能很好的验证运算单元的正确性,又具有很好的实用性。本文对微处理器中双精度位浮点除法运算单元的算法与实现进行了深入的研究。在充分分析现有的各种除法算法,包括、⒒指从嗍ê蚐等算法的基础上,针对微处理中浮点“位除法运算还存在可进一步优化的技术特点,对惴ǖ墓丶糠稚淌盅≡窈辛擞呕⑻岢隽嘶优化后的惴ǖ乃ňǘ雀〉愠ǖ母慕桨浮8梅桨阜浮点格式标准,采用误差的就近舍入策略,并采用硬件描述语言完成了除法运算单元的设计,用ぞ呓运算单元通过互联架构与处理器相结合,在基于硬件平台上得以实现。同时,对除法运算单元进行了模块测试与整体验证,结果表明改进的除法运算单元达到了正确性的设计要求,且具备较快的运行速度,从而具备很好的实用性。关键字:浮点除法运算单元,惴ǎ琁琒琋中南大学硕士学位论文
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作者签名:丑鱼坏际η┟好巳掌冢籺辍欢脉枞原创性声明关于学位论文使用授权说明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文主要是自己的研究所得,除了已注明的地方外,不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献,已在论文的致谢语中作了说明。作者签名:本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文;学校可根据国家或湖南省有关部门的规定,送交学位论文。对以上规定中的任何一项,本人表示同意,并愿意提供使用。
第一章绪论研究背景随着科技的进步和社会的发展,计算机已经在我们的日常生活、,,但⒄沟恼耆锤男戳死罚松会巨大的进步和文明,,作为信息处理核心的已渗透到通信、家电、商务处理等与人们日常生活密切相关的各行各业,尤其深刻地影响着武器装备、航空、航天、航海等国防领域。然而,由于各种历史原因,我国的微处理器的许多核心技术与产品仍然依赖于国外高科技公司,经济、国家安全等都面临受制于人的尴尬局面。为使国家经济、国防安全得到保证,必须发展具有自主版权的微处理器,〉闶渲卸ǖ闶示范围小,但其实现简单。,通常使用专用部件也即浮点运算单元。唇懈〉慵扑悖保捎谠谟镆敉ㄐ拧⑼枷蟠等领域中,系统往往涉及大量的数据处理,而且数据计算的精度和实时性要求很高,需要很高的浮点处理能力来提高系统的执行效率,浮点运算单元成为当代微处理器中的一个重要组成部分,如何提高男阅芤殉晌N⒋砥魃杓屏煊的一个重要的研究课题。通常意义上的浮点运算指浮点格式的加法、减法、乘法以及除法这四种基本运算。其中加法、减法与乘法在浮点运算单元中的实现,研究者们倾注了大量的精力,,仍有不小的优化空间。热恕緇】指出,在四种基本浮点运算中,浮点除法的执行速度是最慢的,处理器执行浮点加法和浮点乘法一般需要个机器周期,而浮点除法则需要龌髦芷凇M保〉愠ㄕ嫉谋壤闲。琌和认为在所有浮点指令中,浮点加法指令占%浮点乘法大约占%,浮点除法大约占ィ透〉慵臃ê透〉愠朔ㄏ啾龋〉愠ǖ谋壤苄。牵獠⒉表示浮点除法对处理器性能的影响很小,在因为浮点指令阻塞等待而引起的处理器性能下降的因素中,浮点除法指令大约占%,浮点