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[学位]

单精度数高性能浮点加法器与浮点乘法器研究与设计

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Author:

刘子男 (刘子男.)

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学位论文库

Abstract:

随着高性能计算、3D图像处理、数字信号处理等应用场景的快速发展,对于浮点运算单元的处理能力提出了更高的要求。根据统计,在所有的浮点运算中,浮点加法、浮点减法和浮点乘法的使用频率分别为25%、15%和37%,其中浮点加法和浮点减法共用浮点加法器,因此设计浮点运算单元的重点就在于浮点加法器和浮点乘法器的设计。
本文以使用最广泛的IEEE 754单精度浮点数为标准,对现有的浮点加法算法和浮点乘法算法进行了研究,并在此基础上完成了单精度数高性能浮点加法器和浮点乘法器的研究与设计,具体来说本文的工作内容有以下几点。第一,分析了IEEE 754单精度浮点数系统,包括浮点数的表示方法、浮点异常值和舍入模式。第二,分析了浮点加法器中的单路径法、双路径法和三路径法,以三路径法为基础进行改进,采用合并舍入的电路结构,设计了前导零预测模块和异常检测模块,对并行前缀Ling加法器的逻辑进行优化改进,以此为基础完成了浮点加法器的设计。第三,分析了浮点乘法的算法,设计了二进制乘法器,具体包括采用了改进的Booth2编码方式和改进的部分积阵列进行部分积生成,混合使用3:2压缩器、4:2压缩器和5:2压缩器,采用Wallace树结构完成了部分积的压缩,采用浮点加法器中的Ling加法器完成了部分积相加,以此为核心完成了浮点乘法器设计。第四,介绍了功能验证和逻辑综合的基本概念与方法,进行了浮点加法器和浮点乘法器的验证与综合。仿真验证结果表明本文设计的浮点加法器和浮点乘法器逻辑功能正确,满足IEEE 754单精度浮点数的标准。综合结果表明,与Xilinx浮点IP、DesignWare浮点IP和参考文献中的设计相比,本文的设计性能均有不同程度的提升。

Keyword:

Booth2算法 Ling加法器 浮点乘法 浮点加法

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电子与信息工程学院

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Basic Info :

Degree: 硕士

Mentor: 程军

Year: 2018

Language: Other

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WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 13

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