X-DSP浮点乘法器的设计与实现

为了满足高性能X-DSP浮点乘法器的性能、功耗、面积要求,研究分析了X型DSP总体结构和浮点乘法器指令特点,采用Booth 2编码算法和4∶2压缩树形结构,使用4级流水线结构设计实现了一款高性能低功耗浮点乘法器。使用逻辑综合工具Design Compiler,采用第三方公司0.13μm CMOS工艺库,对所设计的乘法器进行了综合,其结果为工作频率500MHz,面积67529.36μm2,功耗22.3424mW。     

基于FPGA的高速流水线浮点乘法器设计

设计了一种支持IEEE754浮点标准的32位高速流水线结构浮点乘法器.该乘法器采用新型的基4布思算法,改进的4:2压缩结构和部分积求和电路,完成Carry Save形式的部分积压缩,再由Catry Look-ahead加法器求得乘积.时序仿真结果表明该乘法器可稳定运行在80M的频率上,并已成功运用在浮点FFT处理器中.     

基于跳跃式Wallace树的低功耗32位乘法器

为了提高乘法器的综合性能,从3个方面对乘法器进行了优化设计。采用改进的Booth算法生成各个部分积,利用跳跃式Wallace树结构进行部分积压缩,通过改进的LING加法器对压缩结果进行求和。在FPGA上进行验证与测试,并在0.18 μm SMIC工艺下进行逻辑综合及布局布线。结果表明,与采用传统Wallace树结构的乘法器相比,该乘法器的延时减少了29%,面积减少了17%,功耗降低了38%,能够满足高性能的处理要求。     

门阵列布局与全局布线合并算法

本文提出了一种门阵列的布局与全局布线的合并算法(简称合并算法)。合并算法将布局和全局布线两过程合为一体,在布局的过程中考虑全局布线,同时利用布线信息指导布局,从而有效地利用了布局和全局布线信息,以较少的代价获得全局优化结果。合并算法成功地克服了传统的布局和全局布线分阶段设计的布图设计模式所固有的缺点。     

基于改进蚁群算法的线缆路径规划技术研究

线缆布线是复杂机电产品设计中的普遍性难题。针对线缆布局设计中存在的效率低、可靠性差等问题,提出了一种基于改进蚁群算法的线缆路径规划方法。采用分段式空间划分方法对待布线空间进行环境建模,同时对布线空间进行栅格化处理,以获取三维布线路径的规划空间。为解决基本蚁群算法在进行路径搜索时路径点容易发散的问题,引入了基于重力规则的蚁群算法路径搜索策略,提高了路径规划的真实度。在仿真实验中,将所提出的方法与基本蚁群算法进行了对比分析,验证了该算法的可行性和有效性。     

基于Goldschmidt算法的高性能双精度浮点除法器设计

针对双精度浮点除法通常运算过程复杂、延时较大这一问题,提出一种基于Goldschmidt算法设计支持IEEE-754标准的高性能双精度浮点除法器方法。首先,分析Goldschmidt算法运算除法的过程以及迭代运算产生的误差;然后,提出了控制误差的方法;其次,采用了较节约面积的双查找表法确定迭代初值,迭代单元采用并行乘法器结构以提高迭代速度;最后,合理划分流水站,控制迭代过程使浮点除法可以流水执行,从而进一步提高除法器运算速率。实验结果表明,在40 nm工艺下,双精度浮点除法器采用14位迭代初值流水结构,其综合cell面积为84902.2618 μm²,运行频率可达2.2 GHz;相比采用8位迭代初值流水结构运算速度提高了32.73%,面积增加了5.05%;计算一条双精度浮点除法的延迟为12个时钟周期,流水执行时,单条除法平均延迟为3个时钟周期,与其他处理器中基于SRT算法实现的双精度浮点除法器相比,数据吞吐率提高了3~7倍;与其他处理器中基于Goldschmidt算法实现的双精度浮点除法器相比,数据吞吐率提高了2~3倍。     

一种适用于DVB-T系统的新型FFT处理器设计

针对地面数字视频广播(DVB-T)系统中高速FFT处理器的设计要求,提出了一种新的基16/8混合基算法及其实现结构。采用单个基16/8复用的蝶形运算单元顺序处理,并通过减少乘法器数目,有效降低了硬件消耗;运算单元内部采用“基4+基4/2”级联流水线方式,大大加快了运算速度;此外,应用对称乒乓RAM结构提高了蝶算单元的连续运算能力;并且使用改进的块浮点防溢出机制,以保证运算精度。仿真和实现结果表明该设计具有良好的性能,完全满足实际应用要求。     

基于改进的BOOTH编码的高速32×32位并行乘法器设计

采用了一种改进的基—4 BOOTH编码方案,设计了一种高速32×32-b定/浮点并行乘法器。乘法器电路利用CPL逻辑来实现。通过对关键延时路径中的(4:2)压缩器和64位加法器的优化设计,可以在20ns内完成一次乘法运算。乘法器的设计由0.45um的双层金属CMOS工艺实现,工作电压为3.3V,用于自适应数字滤波运算中。     

基于SIMD部件的四倍精度浮点乘加器设计

如何减少四倍精度浮点运算的硬件开销和延迟是需要解决的重要问题。为减少四倍精度乘加器的硬件开销,基于支持64位×4的双精度浮点SIMD FMA部件,设计并实现了一种新的四倍精度浮点乘加器(QPFMA),来支持4种浮点乘加运算和乘法、加减法、比较运算,运算延迟为7拍。通过将四倍精度113位×113位尾数乘法器分解为4个57位×57位乘法器来共享双精度浮点SIMD FMA部件的53位×53位乘法器,显著减少了实现QPFMA的硬件开销。基于65nm工艺的逻辑综合结果表明,该QPFMA频率可达1.1GHz,面积是常规QPFMA设计的42.71％,仅与一个双精度浮点乘加器相当。与现有的QPFMA设计相比,相当工艺和频率下,其运算延迟减少了3拍,门数减少了65.96％。     

NCL电路并行处理结构研究

针对NCL电路数据编码方式的特点,提出了一种并行数据处理的NCL电路结构,通过同时对两路双轨编码数据流的并行处理,提前计算出下一个无效数据,缩短了无效数据维持时间。此结构应用到4×4乘法器的设计,采用COMS 0.18 ?滋m工艺,乘法器在非流水模式下和2级流水模式下分别进行了综合、布局布线和仿真,与传统NCL 4×4乘法器相比,无效数据维持时间分别缩短了32.9%和33.2%。