求实在 舍入并行和位长自适应整数转浮点数电路设计

提出了一种实现整数转浮点数的新的设计方法，并且对方法的正确性给予了证明，采用这种设计方法，实现了求补和舍入的合并并行，使关键路径的延时比常规的电路设计方案减少了15级门，同时降低了电路规模，关键路径延时的减小，使这一转换可以在单周期内完成，另外，该方法实现了位长自适应，只需花费很少的电路规模和延时实现控制，就可以适应长整型、整型到单、双精度浮点数的转换，增强了电路功能，这一设计方法同样适用于其逆转换，该转换模块采用FujitsuCE71库设计，在100MHz主频下经仿真验证，结果正确，已经应用到实际工程中。     

基于FPGA自主控制浮点加减控制器设计

为实现一种能够自主完成浮点数加/减运算功能的浮点数加/减运算执行控制器,提出了一种基于采用FPGA并行操作电路硬连接的浮点数加/减运算控制电路及其时序控制方法;该控制器在接收到操作数类型与参与运算的操作数后,在内部时序脉冲作用下.可以自主完成操作数的配置以及浮点数加/减法运算的功能,运算结果传输到系统数据总线;论述了该控制器的电路构成和基本原理,分析操作数类型与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可达178.317 M,从输入端口到输出端口的延时数据为:最小延时是3.185 ns,最大延时是15.336 ns,耗用的IO输入输出端口占总资源的27.92%,数据表明该控制器提高了运算器的运算速度,且能够自主完成浮点数加/减运算。     

针对电路关键路径的硬件木马监测与防护

随着半导体产业的快速发展,硬件木马已经对集成电路的可靠性和安全性带来了巨大的隐患。现有的研究表明,电路的关键路径易受到硬件木马的攻击。针对电路的关键路径提出了预防硬件木马插入的实时监测方案。根据电路的拓扑逻辑顺序计算电路各个路径的延时,选取电路延时最大的路径作为电路的关键路径,计算关键路径上所有节点的转换概率,优先选择关键路径上低于特定阈值的节点进行监测器设计。同只检测电路主输出的逻辑测试法相比,充分考虑了关键路径上硬件木马的激活不改变主输出的情况。实验结果表明,该方案在最多增加24.32%的面积开销下,可以有效地预防和监测硬件木马在ISCAS85电路关键路径的插入。     

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。     

基于FPGA自主控制浮点加减乘除控制器设计

为实现一种能够自主完成浮点数加/减、乘、除运算功能的浮点数算术运算执行控制器,提出了一种基于采用FPGA的并行操作设计硬连接的浮点算术运算控制电路及其时序控制方法,该控制器能够自动选择运算器,调整内部时序脉冲的时钟周期,自主完成操作数的配置并进行浮点数加/减、乘、法运算的功能,运算结果读到系统数据总线;论述了该控制器的电路构成和基本原理,分析操作数配置与运算器的选择,及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;通过仿真综合测试可知,该控制器的最高频率可达132.426M,从输入端口到输出端口的延时数据为:最小延时是5.367ns,最大延时是18.347ns,耗用的IO输入输出端口占总资源的31.45%;并能够自动选择运算器,自主完成相应的算术运算。     

高速MPEG2逆量化器的VLSI的设计和实现

介绍了一种适用于高清晰度电视解码芯片的MPEG2标准逆量化器的VLsI的设计和实现方法。采用了快速的wallace-booth乘法器提高电路的计算速度。在75MHz时钟频率下，用Synopsys软件进行仿真，在0．35μm工艺CMOS单元库下进行综合。电路规模为3500门左右，关键路径延时为10．3ns，其性能完全满足高清晰度数字电视解码要求。     

C＋＋宏,函数重载与模板机制

怎样解决软件开发中“相似而又不同”的问题?C++为我们提供了较为理想的解决方案.C++是一种面向对象的程序设计语言.支持对象的封装、继承以及多态性.使用C++编程,将极大地提高软件代码的重用效率.如我们需要实现一个名为abs(x)的函数,它返回参数X的绝对值.参数X类型可以是整型、浮点数以及长整型.对于这个“相似而又不同”的问题,ANSI C通常的解决方案是:定义三个函数,它们具有不同的函数名,分别计算整数、浮点数、长整数的绝对值.这组函数具有相同的操作本质,不同的函数名称,隐含着程序员错用函数名的危险.     

单片机与PC机串行通讯时浮点数的处理

主要介绍了采用C51编程的MCS-51单片机与采用VB6．0编程的PC机通讯时浮点数的三种处理方法，即单片机与PC机通过ASCⅡ字符串、C51浮点数格式和长整型数据格式交换浮点数类型的数据信息。     

基于标准单元库扩展的快速乘法器设计

设计并实现17×17 bit带符号数字乘法器。为了提高乘法器的性能,采用改进的Booth编码算法、Wal-lace树型结构以及基于标准单元库扩展的设计方法。该方法使用逻辑功效模型分析乘法器的关键路径,通过构造驱动能力更为完备的单元以实现关键路径中每一级门功效相等,从而得到最短路径延时。将TSMC 90 nm标准单元库扩展得到扩展单元库,使用两个单元库版图分别实现数字乘法器,基于扩展单元库实现的乘法器速度提升10.87%。实验结果表明,基于标准单元库扩展的半定制设计方法可以有效提升电路的性能,这种方法尤其适用于电路负载过大的情况。     

浮点数的存贮格式及安全转换

在软件编制中数据类型的转换常会出现较大误差,通过分析数据在计算机中的存储格式,以及C语言的编译方法,探讨了出现误差的原因,并给出了在C语言编程环境下,浮点数到整型数的正确转换方法.     

一种可配置的桶式移位器的设计

根据CPU的中指令的不同，实现了一种可配置的桶式移位器，可以将将移器配置为通用移位器或对位移位移位器，采用这种桶式移位器，可以使采用部分译码方式的移位器在原有功能的基础上增加对位右移的功能，并同时产生满足IEEE舍入要求的附加位，在增加少量控制逻辑的基础上，使浮点运算的对位移位器与定点运算实现移位操作的通用顺合二为一，增强了桶式移位器的可复用性，减少了CPU芯片的面积，不需增加关键路径的长度，电路布线规整，易于VLSI实现。     

浮点乘法器中的舍入方法研究

文章针对浮点乘法器中的尾数舍入方法进行了研究,提出了一种基于预测和选择的快速舍入方法。相对于传统的舍入方法,这种方法通过预测和选择来实现快速舍入,舍入过程相对简单,减小了实现时的硬件开销和关键路径延时,明显地提高了浮点乘法器的性能,并且精度越高,性能提高的空间越大。     

全定制CORDIC运算器设计

浮点三角函数计算是导航系统、三维图像处理、雷达信号预处理等领域的基本运算.本文采用CORDIC算法及全定制集成电路设计方法实现了一种浮点三角函数计算电路,其输出数据兼容IEEE-754单精度浮点数标准.本文首先介绍了CORDIC算法的原理,并根据性能优先的原则采用了流水线结构;然后给出了基于SMIC O.13μm 1P...     

面向串扰时延效应的时序分析方法及在集成电路测试中的应用

随着特征尺寸进入纳米尺度,相邻连线之间的电容耦合对电路时序的影响越来越大,并可能使得电路在运行时失效.准确和快速地估计电路中的串扰效应影响,找到电路中潜在的串扰时延故障目标,并针对这些故障进行测试是非常必要的.文中提出了一种基于通路的考虑多串扰引起的时延效应的静态时序分析方法,该方法通过同时考虑临界通路及为其所有相关侵略线传播信号的子通路来分析多串扰耦合效应.该方法引入了新的数据结构"跳变图"来记录所有可能的信号跳变时间,能够精确地找到潜在的串扰噪声源,并在考虑串扰时延的情况下有效找到临界通路及引起其最大串扰减速效应的侵略子通路集.这种方法可以通过控制跳变图中时间槽的大小来平衡计算精度和运行时间.最后,文中介绍了在基于精确源串扰通路时延故障模型的测试技术中,该静态时序分析方法在耦合线对选择和故障敏化中的应用.针对ISCAS89电路的实验结果显示,文中提出的技术能够适应于大电路的串扰效应分析和测试,并且具有可接受的运行时间.     

M-DSP中高性能浮点乘加器的设计与实现

针对高性能M型数字信号处理器（M-DSP）对浮点运算的性能、面积和功耗要求,研究分析了M-DSP总体结构和浮点运算的指令特点,设计和实现了一种高性能低功耗的浮点乘累加器（FMAC）。该乘加器采用单、双精度通路分离的主体结构,分为六级流水站执行,对乘法器、对阶移位等关键模块进行了复用设计,支持双精度和单精度浮点乘法、乘累加、乘累减、单精度点积和复数运算。对所设计的乘加器进行了全面的验证,基于45nm工艺采用Synopsys公司的Design Compiler工具综合所设计的代码,综合结果表明运行频率可达1GHz,单元面积36856μm²;与FT-XDSP中的乘加器相比,面积节省了12.95%,关键路径长度减少了2.17%。     

Defect-Tolerant Mapping of CMOL Circuit Targeting Delay Optimization

In view of the significant number of defective nanodevices in the Cmos/nanowire/MOLecular hybrid (CMOL)circuit,defect-tolerant mapping is an essential step to achieve correct logic operations in defective CMOL circuits.However,less effort has been made to improve circuit delay by defect-tolerant strategies.In this paper,the factors affecting the delay of mapped circuits are analyzed,and the path-tree based defect-tolerant mapping method for the delay optimization is proposed.From the logic-domain,the terminology of the path tree is presented,and the logic circuit is first partitioned into multiple path trees.Then,the mapping areas in the physic-domain are pre-planned for (near) critical path trees.During the mapping process,the specific mapping modes and an updating strategy are formulated to map the path trees:inputs are mapped based on input sorting;(near) critical path trees are mapped with priority,while the others are mapped in a hierarchical way.Finally,an improved tabu search algorithm is employed to verify the validity of the proposed defect-tolerant mapping method.Experimental evaluations on the ISCAS benchmarks show that the proposed method can reduce circuit delay by 15.22％.     

Fast sort of floating-point data for data engineering

In this paper, a novel external sort algorithm that improves the speedup of the sorting of floating-point numbers has been described. Our algorithm decreases the computation time significantly by applying integer arithmetic on floating-point data in the IEEE-754 standard or similar formats. We conducted experiments with synthetic data on a 32-processor Linux cluster; in the case of the internal sort alone, the Giga-byte sorting achieved approximately fivefold speedups. Furthermore, the sorting achieved twofold or greater improvements over the typical parallel sort method, network of workstations (NOW)-sort. Moreover, the sorting scheme performance is independent of the computing platform. Thus, our sorting method can be successfully applied to binary search, data mining, numerical simulations, and graphics.     

The DSP32C: AT&Ts second generation floating point digitalsignal processor

The WEDSP32C high-performance, programmable digital signal processor supports 32-bit floating-point arithmetic and is upwardly compatible with its predecessor, the WEDSP32. Because it is implemented in 0.75-μm (effective channel length) CMOS technology, the second-generation device achieves high functional density with low power consumption. The DSP32C offers the following features: 25-Mflop operation; 16-Mb/s serial-input and serial-output ports; a 160-bit, parallel I/O port for control and data transfer; interrupt facilities; single-instruction μ-law and A-law data conversions; single-instruction conversions between integers and floating-point data; a byte-addressable, on-chip memory that is extendable off chip; direct memory access to and from internal and external memory via parallel and serial I/O ports; 16 Mbytes of address space; and IEEE Std. 754 floating-point format conversion. The authors describe the DSP32C's instruction set, architecture, and application development tools. The latter includes an assembler, a simulator, an optimizing C compiler, and special-purpose hardware