多输入浮点加法器算法研究

本文介绍了浮点加法器（FPA）的基本运算步骤，归纳阐述了传统的多输入浮点加法器算法，提出了一种改进的并行多输入浮点加法器算法。采用这种改进的算法可以有效地提高运算速度并减少逻辑资源。     

高效结构的多输入浮点乘法器在FPGA上的实现

传统的多输入浮点乘法运算是通过级联二输入浮点乘法器来实现的,这种结构不可避免地使运算时延和所需逻辑资源成倍增加,从而难以满足高速数字信号处理的需求。本文提出了一种适合于在FPGA上实现的浮点数据格式和可以在三级流水线内完成的一种高效的多输入浮点乘法器结构,并给出了在Xilinx公司Virtex系列芯片上的测试数据。     

基于FPGA的高速浮点FFT的实现研究

研究了利用FPGA实现浮点FFT的技术,提出了一种循环控制、RAM访问和蝶形运算三大模块以流水线方式协同工作的方案,结合数据缓冲和并行处理技术,讨论了蝶形运算单元的工作机制。浮点乘法器采用并行Booth编码和3级Wallace压缩树的结构,浮点加法器中采用独立的定点加法器和减法器,使运算得以高速进行。RAM读/写时序和运算参数都可利用寄存器设置。本设计已在Cyclone-Ⅱ系列芯片EP2C8Q208中实现,200MHz主频下,采用外部RAM,完成1024点复数FFT只需750μs。     

快速浮点加法器设计研究

浮点加法器处于浮点处理器的关键路径,为提高浮点加法器的速度,对浮点加法器的关键部分进行了研究：采用了预测执行,并行运算技术。引用混合加法器,前导“1”检测采用快速的LOPV电路实现,混合加法器由输出选择电路对“ lulp”操作进行合并,提高了运算速度,这些技术在双精度FPU和24位浮点DSP中应用得到了理想的效果。     

用于专用DSP处理器的高速低功耗的IEEE 32位浮点加法器

本文我们描述了一个符号IEEE954单精度浮点标准的加法器。这个浮点加法器的设计基于TSMC2．5V 0．25um CMOS工艺，它将用于200MHz的专用DSP处理器，为了在高速运算的同时降低功耗，本文在采用了并行运算提高速度的同时，通过控制逻辑模块关闭不必要的运算模块的操作来减少整个电路功耗，另外，在电路设计中大量使用传输管逻辑，提高速度并降低整个电路的面积和功耗，加法器的运算时间是3．986ns。     

浮点加法运算器前导1预判电路的实现

提出了一种应用于浮点加法器设计中前导1预判电路(LOP)的实现方案。此方案的提出是针对进行浮点加减运算时,尾数相减的结果可能会产生若干个头零,对于前导1的判断将直接影响规格化左移的位数而提出的。前导1的预判与尾数的减法运算并行执行,而不是对减法结果的判断,同时,并行检测预判中可能产生的1位误差,有效缩短了整个加法器的延时。LOP电路设计采用VHDL语言门级描述,已通过逻辑仿真验证,并在浮点加法器的设计中得到应用。     

基于可编程器件的加法器结构研究

加法运算是数字信号处理最基本的运算,随着各种可编程逻辑器件在数字信号处理领域越来越多的应用,高速加法器在可编程器件上的研究应该得到人们的重视。文章根据VirtexTM-E器件的特点,分析了各种常用加法器结构在可编程器件上实现的可行性和将遇到的问题,给出了一种适于可编程器件的行波进位/跳跃进位加法器实现形式。     

快速浮点加法器的FPGA实现

讨论了3种常用的浮点加法算法，并在VirtexⅡ系列FPGA上实现了LOP算法。实验结果表明在FPGA上可以实现快速浮点加法器，最高速度可达152MHz，资源占用也在合理的范围内。     

一种高性能四倍精度浮点乘加器的设计与实现

高精度、高性能浮点运算部件是高性能微处理器设计的重要部分。通过对传统双精度浮点乘加运算算法的研究,结合四倍精度浮点数据格式特点,设计并实现一种高性能的四倍精度浮点乘加器(QPFMA),该乘加器支持多种浮点运算,运算延迟为7拍,全流水结构。采用双路加法器改进算法结构,优化头零预测和规格化移位逻辑,减小运算延迟和硬件开销。通过参数化设计验证方法,实现高效的正确性验证。逻辑综合结果表明,基于65 nm工艺,该QPFMA频率可达1.2 GHz,比现有的QPFMA设计运算延迟减少3拍,频率提高约11.63%。     

基于FPGA自主控制浮点加减乘除控制器设计

为实现一种多浮点操作数乘法运算的自主运算控制器,提出了一种基于FPGA并行操作的硬连接电路的多浮点数乘法运算控制器及其时序控制的方法,该控制器对一条多浮点操作数乘法运算指令的命令字和多浮点操作数连续写入并存储,在内部时序脉冲作用下,可以自主完成读出浮点操作数执行乘法运算,写入存储多浮点操作数过程与执行乘法运算命令的过程能够并行进行;在控制器执行乘法运算命令过程中,系统可以读出执行命令过程中的中间结果和最终运算结果;论述了该控制器的电路构成和基本原理,分析命令字与多操作数在内部时序脉冲作用下的执行过程,应用Verilog HDL语言实现相关硬件的构建和连接;设计完成后通过仿真测试可知,该控制器运行的最高频率为250MHz,从输入到输出端口最小延时是3.185ns,最大延时是15.336ns,且能够自主完成浮点数乘法运算。     

并行浮点加法器架构与核心算法的研究

考虑到浮点运算在图形处理中的重要作用,依据速度和面积的优化原理,文章从两个方面对FAU结构中最复杂的双精度浮点加法进行了研究。其一:在结构上采用了三条相互并行的主线,设计了一种尽可能并行处理的三级浮点流水结构,极大地提高了运算的速度,节约了芯片资源;其二:对结构中制约浮点加法速度的关键运算——尾加和移位操作进行了创新设计与实现,并就设计的先进性和高速性与传统设计进行了参数比较和综合分析。     

Dual-mode floating-point adder architectures

Most modern microprocessors provide multiple identical functional units to increase performance. This paper presents dual-mode floating-point adder architectures that support one higher precision addition and two parallel lower precision additions. A double precision floating-point adder implemented with the improved single-path algorithm is modified to design a dual-mode double precision floating-point adder that supports both one double precision addition and two parallel single precision additions. A similar technique is used to design a dual-mode quadruple precision floating-point adder that implements the two-path algorithm. The dual-mode quadruple precision floating-point adder supports one quadruple precision and two parallel double precision additions. To estimate area and worst-case delay, double, quadruple, dual-mode double, and dual-mode quadruple precision floating-point adders are implemented in VHDL using the improved single-path and the two-path floating-point addition algorithms. The correctness of all the designs is tested and verified through extensive simulation. Synthesis results show that dual-mode double and dual-mode quadruple precision adders designed with the improved single-path algorithm require roughly 26% more area and 10% more delay than double and quadruple precision adders designed with the same algorithm. Synthesis results obtained for adders designed with the two-path algorithm show that dual-mode double and dual-mode quadruple precision adders requires 33% and 35% more area and 13% and 18% more delay than double and quadruple precision adders, respectively.     

快速浮点加法器的全定制设计

描述了一个流水线运行的、符合IEEE 75 4单精度浮点标准的加法器的全定制设计。该浮点加法器的设计基于SMIC 1 .8V 0 .1 8μm 1p6mCMOS工艺 ,将应用于高性能 32位CPU的浮点运算单元中。该设计在研究快速实现算法结构的基础上 ,采用全定制的电路及版图设计方法 ,提高了浮点加法器的工作速度 ,降低了芯片功耗 ,并通过减少芯片面积 ,有效降低芯片量产时的成本     

标志前缀加法器的结构优化设计

标志前缀加法器运算速度快但存在面积大的缺点。为满足实际应用中对浮点乘加单元面积的要求,对其进行结构优化得到基于Kogge-stone树结构的51位标志前缀加法器,采用模块级联减少运算单元个数,达到减小浮点乘加单元面积、降低功耗的目的。在TMSC 0.18 μm工艺下,该51位加法器的面积、总功耗、关键路径时延分别减少了10%, 10.5%, 6.4%。     

VLIW处理器可重组乘法器单元设计

在VLIW多媒体芯片的设计过程中,针对传统乘法器与加法器的不足,提出了一种新的分叉华莱氏树结构的乘法器模型,采用可重用的模块化设计思想,通过重用一位全加器阵列对乘法器进行扩展,处理器可以在一个乘法器单元内部同时支持多个32/16/8位的乘法运算,同时使乘法单元的速度和面积均得以优化。仿真测试表明,新的乘法器结构可有效减少FFT、滤波等信号处理以及多媒体处理中常用算法的执行周期,提高了实际运行速度,进一步增强了VLIW处理器在多媒体与信号处理运算上的能力。     

浮点ALU中选择进位复合加法器的优化设计

针对浮点ALU中加减运算要求同时计算sum和sum＋1的特点，综合考虑延时和面积，采用选择进位结构设计复合加法器。给出了选择进位加法器延迟时间与分组方式的关系，以及最优化分组方法，将其应用于复合加法器的设计中，并用HSPICE在0．187m CMOS工艺下的模拟结果进行验证。     

Practical formal verification in microprocessor design

Practical application of formal methods requires more than advanced technology and tools; it requires an appropriate methodology. A verification methodology for data-path-dominated hardware combines model checking and theorem proving in a customizable framework. This methodology has been effective in large-scale industrial trials, including verification of an IEEE-compliant floating-point adder