文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
高性能浮点除法和平方根的设计和实现
姓名:李大鹏
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:张盛兵
20060301
摘要运算的设计与实现。整个“龙腾”在验证环境中已经成功运行用户提供的小监控程序、大监控程序、浮点测试敌蛞约癡程序。浮点运算单元基于高精度计算、图形加速、数字信号处理等应用对浮点处理的要求越来越高,浮点运算单元晌5贝⒋砥髦幸桓鲋匾W槌刹糠帧S捎诩傻缏芳术的发展,芯片的集成密度大大提高,如何提高男阅茉缫殉晌R桓鲋匾5研究课题。本文来源于西北工业大学航空微电子中心所承担的“十五”国防预研项目目编号:,作者参与完成了位嵌入式微处理器“龙腾”的设计,该款微处理器在接口和指令集上同处理器完全兼容。作者负责完成了其中浮点运算单元的设计与验证,本文主要讨论其中的除法与平方根论文的主要工作如下:治隽说鼻案髦殖ㄋ惴ǎ∟高阶龋铀俣取⒐暮兔婊确矫娼辛朔治霰冉希岢隽恕傲”械某ㄔ怂闶迪址桨浮诔ㄋ惴ㄑ芯康幕∩希治隽耸值惴ㄊ迪制椒礁怂愕脑和实现流程,确定采用基一惴ㄊ迪諪中的平方根运算。瓿闪薋的数据通路设计,实现了其中的除法和平方根运算,最长路径长度小于瓿闪薋中控制通路的设计,包括条指令的译码,浮点流水线的设计,数据相关的处理,异常的处理以及舍入。捎弥苯雍退婊馐苑椒ǎ愿〉阍怂愕ピ=辛瞬馐院脱橹ぃ敫盖率和功能覆盖率都达到了ァ标准单元库综合的最长路径小于恪傲赗敝髌的设计要求。本论文的研究为设计具有自主知识产权的高性能嵌入式微处理器积累了经验。关键词:浮点运算单元,数据通路,控制通路,除法,平方根,浮点流水线,. 、一
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第一章绪论课题背景及来源准荷傅酵ㄐ拧⒓业纭⑻贰⑹汀⒚嚎蟆⑸涛竦扔肴嗣侨粘I蠲芮邢关的各行各业,尤其深刻地影响着武器装备、航空、航天、航海等国防领域。系列处理器。其主要特点是:采用了超标量或超流水线等指令集并行技术,使整目前人类社会的发展已经进入了信息时代。各种信息技术构成了信息时代的基础,而信息技术的基础是微电子技术,集成电路是电子信息产业的命脉,对国民经济发展和国防建设都具有十分重大的意义。作为信息处理核心的微处理器计算机自年问世以来,经历了许多重要的变革,从复杂指令集过渡到精简指令集体系结构是其中最伟大的变革之一。微处理器在年代初期出现,主要有研制的退固垢4笱У腗等,各项性能指标明显比要好。从年起一些大型半导体厂商推出第二代商业化的微处理器,这一时期浮点部件的主要特点是:功能少,基本上不实现超越函数;多采用流水形式:采用片上阂肓俗诺某朔ㄆ骱统法器等。第一、二代的芯片工艺都在⒚滓陨希畲缶骞苁羌甘颍功耗也较大。进入年代,微处理器发展很快,出现了性能更高的第三代芯片。主要有的耙院蟮南盗校琒盗校琺数运算部件和浮点运算部件在每个时钟周期执行多条指令;乘除法器采用了更先进的快速算法,增加规模同时,明显提高了运算速度。这一时期,,集成度达到千万管级,而功耗却仍然维持在几瓦的水平。浮点数可以表示高精度的数值以及非常大的数值。在当代的微处理器设计中,通常使用专用部件来进行浮点计算。同时,由于高精度计算、图形加速、数字信号处理等应用对浮点处理的要求越来越高,浮点运算单元晌5代微处理器中~个重要组成部分,如何提高男阅茉缂撼晌R桓鲋匾5难芯课题。然而,由于各种原因,我国涉及微处理器的许多核心技术与产品仍然依赖外国,不仅经济上受制于人,而且国家安全也面偻病NJ构揖谩⒐腊踩西北工业大学硕士论文第一章绪论
国内外研究现状得到保证,必须发展具有自主版权的微处理器,并以此带动存储器、以及其它集成电路产业的发展。国内研制微处理器和浮点处理器主要有三种技术路线:一种是抄版仿制,根据实现工艺进行电路改造:一种是自主设计指令系统和处理器结构:另一种是指令系统与国际主流处理器兼容,处理器结构自主设计。近年来国内事业的发展,为打破国外垄断的微处理器市场奠定了基础。中科院计算所研制成功了和指令系统兼容的“龙芯”系列微处理器,北大“众志”、清华“清芯”、上海交大“汉芯”以及中芯“方舟”等一批微处理器的研发成功的捷报频频传来。本文来源于西北工业大学航空微电子中心所承担的“十五”国防预研项目目编号:,作者参与完成了位嵌入式微处理器“龙腾”的设计,该款微处理器在接口和指令集上同处理器完全兼容。项目的主要目的是将代表的逑到峁刮⒋器国产化,属于工程应用性研究。随着半导体工艺技术的进步和浮点处理器设计技术的发展,浮点处理器经历了由数字协处理器,到集成于微处理器中的单个浮点处理单元,到集成多个浮点处理单元等不同阶段。年瞥弧蔽⒋砥鞯氖焙蚓统浞秩鲜兜礁〉愦砟芰Φ重要性。紧接着年推出了/