一种高速浮点加法器的设计实现

浮点加法器是协处理器的核心运算部件，是实现浮点指令各种运算的基础，其设计优化是提高浮点运算速度和精度的关键途径。文章从浮点加法器算法和电路实现的角度给出设计方法，并且提出动态与静态结合设计进位链的方案以及前导O预测面积与速度的折衷方法。动态与静态结合设计进位链的方法有效地降低了功耗，提高了速度，改善了性能。目前已经嵌入协处理器的设计中，并且流片测试成功。     

基于FPGA的轨道振动信号数字监测接收机设计

设计了一种基于FPGA的轨道振动信号数字监测接收机,详细阐述了接收机的数据流走向及其振动信号频域分析的实现.设计中以Altera的cycloneⅢ系列芯片EP3c25Q240C8为硬件平台,以QuartusⅡ9.1为软件平台,数据存储缓存单元使用ISIS公司的IS61NLP102418,频域分析则使用1024个点的FFT,进行功率谱估计.     

Semantics of roundoff error propagation in finite precision calculations

We introduce a concrete semantics for floating-point operations which describes the propagation of roundoff errors throughout a calculation. This semantics is used to assert the correctness of a static analysis which can be straightforwardly derived from it. In our model, every elementary operation introduces a new first order error term, which is later propagated and combined with other error terms, yielding higher order error terms. The semantics is parameterized by the maximal order of error to be examined and verifies whether higher order errors actually are negligible. We consider also coarser semantics computing the contribution, to the final error, of the errors due to some intermediate computations. As a result, we obtain a family of semantics and we show that the less precise ones are abstractions of the more precise ones.     

一种双精度浮点乘法器的设计

设计了一个双精度浮点乘法器。该器件采用改进的BOOTH算法产生部分积，用阵列和树的混合结构实现对部分积的相加，同时，还采用了快速的四舍五入算法，以提高乘法器的性能。把设计的乘法器分为4级流水线，用FPGA进行了仿真验证，结果正确；并对FPGA实现的时序结果进行了分析。     

一种基于FPGA的高精度浮点运算处理器系统

本文叙述了基于SDartan3型FPGA的流水线浮点处理器的设计。它是运用在设计流水线数据路径的新的控制器,这种设计提供了高水平的API和FPGA编程。控制器在处理器的设计中加上了多线程和网络,还有SIDM处理。FPGA实现高精度浮点运算是基于RUMP算法的有效实现的基础上的,RUMP算法是计算两个向量的点乘,其精度和运用包括不标准素数的单精度操作的双精度处理器。基于FPGA的处理器的性能超过了浮点DSP机。本设计提供了对FPGA的浮点系统的真实估计。     

定浮点数据算术及其优化

定点算法对于商业计算非常重要,但由于成本和功耗的限制,某些嵌入式芯片尚不能提供浮点部件。针对这些情况,我们必须寻求支持整数ALU的十进制定浮点算数的解决方案。本文提出一种新的基于十进制编码的长整数方法以进行小数运算。实验表明我们的数据模型和算法其性能优于 Java BigDecimal,在实际商业应用中获得了 20％加速。     

分离通路浮点乘加器设计与实现

针对传统浮点融合乘加器会增加独立浮点加减法、乘法等运算延迟的缺点,首先设计并实现了一种分离通路浮点乘加器SPFMA,通过分离乘法和加法通路,在保持融合乘加运算延迟6拍延迟不变的情况下,将独立乘法和加法等运算延迟由6拍减为4拍,克服了传统融合乘加器的缺点。然后经专用工艺单元库逻辑综合评估,SPFMA可工作在1.2GHz以上,面积60779.44um²。最后在硬件仿真加速器平台上运行SPEC CPU2000浮点测试课题对其进行性能评估,结果表明所有浮点课题性能均有所提高,最大提高5.25％,平均提高1.61％,证明SPFMA可进一步提高浮点性能。     

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％。     

运算流水线的实现和优化

文章在对流水线性能进行分析的基础上，以双精度浮点运算流水线为例子，阐述了实现多条运算流水机制的方法。并对单条流水线，从设计结构和运算的分段两个方面详细介绍了设计的优化方案，并对优化后流水化设计和传统流水设计进行了可靠性和速度的比较，其速度可以提高近1倍。     

Computations that require higher than double precision for robust and exact decision making

Consider the computation of deciding relative orientations of objects undergoing multiple translations and rotations. Such an orientation test involves the computation of expressions based on arithmetic operations, square roots and trigonometric functions. The computation of signs of such expressions using double precision floating-point arithmetic in modern computers may result in errors. In this article we demonstrate the existence of examples where double precision is not sufficient to compute the correct sign of an expression. We consider (i) simple expressions involving only the four basic arithmetic operations, (ii) expressions involving the square-root function and (iii) expressions representing orientation tests in two- and three-dimensions involving objects undergoing arbitrary rotations by angles given in radians, thereby requiring the computation of trigonometric functions. We develop a system that uses requisite high precision for computing the correct sign of such expressions. The system uses our floating-point filter called L-filter and the bigfloat extended precision package in LEDA (Library of Efficient Data Types and Algorithms).