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时间:2019-01-30
《浮点指数类超越函数运算算法的研究和硬件实现》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要作者结合国家“十五”预研课题(编号41308010307),完成了32位CISC微处理器“龙腾”C1浮点处理单元的设计与验证工作。“龙腾"C1微处理器在指令集和接口时序上与Intel486DX2兼容,已作为微处理器IP核应用于SoC芯片“龙腾”S1中。论文主要工作如下:1.参与设计并实现了“龙腾”Cl的浮点处理单元。主要负责了整个浮点处理单元的结构设计,浮点接口单元的设计与实现,以及部分浮点算法的分析与实现。目前以“龙腾’’C1为核心的SoC芯片一“龙腾’’Sl已经采用SMICO.18umCMOS
2、工艺成功流片。2.研究和分析了目前常见的指数函数算法,包括查找表法,多项式拟合法,基于查找表的多项式拟合法,Digit-by-digit算法和CORDIC算法。3:重点分析了J.S.Walther的经典CORDIC算法,并结合“龙腾”C1浮点处理单元对面积、速度和精度的具体要求,对CORDIC算法进行了推导,得到了一种适合“龙腾”C1的CORDIC算法,转变换次序、数值表示方法和迭代流程,并确定了该算法的硬件实现步骤,即旋从而可以用较低的硬件代价来达到比较高的运算精度。这种方法可以实现包括指数函数在内
3、的所有常见超越函数的计算,作者土要就CORDIC实现指数函数进行了讨论。4.完成了浮点处理单元的数据通路设计,包括尾数部件和指数部件。5.完成了浮点处理单元的模块级和系统级验证,FPGA调试以及整个设计的集成。目前,基于“龙腾”S1芯片的PCI04工控机主机单板稳定运行了DOS6.22操作系统和典型应用程序,并在某型号无人机飞行控制系统中顺利完成了应用验证。关键词:浮点处理单元,IEEE754,CISC,指数函数,CORDICAbstractTheworkofthisthesisissupported
4、bytheNationalAdvancedResearchProject(No.41308010307).Theauthorparticipatesinthedesignandverificationofa32-bitCISCmicroprocessor‘‘Longtium’’C1.‘‘Longtium’’C1iscompatiblewithIntel486DX2instructionsetandhasbeenintegratedinto“Longtium”S1asanIPcore.Following
5、researchworkisincludedinthisthesis:1.TakepartinthedesignandimplementationofFPU(Floating-PointUnit).TheauthorisreponsibleforthearchitecturedesignofFPUandtheimplementationofFIU(Floating-pointInterfaceUnit).Somefloatingalgorithmsarealsoanalyzed.The‘'Longti
6、um”S1hasbeentape—outwithSMICO.18umCMOStechnologysuccessfully.2。Studyandanalyzethefamiliaralgorithmsforhardwareimplementationoftheexponentialfunction,includingTablelookupmethod,Polynomialapproximationmethod,Combinedmethod,Digit-by·digitmethodandCORDICmet
7、hod.3.AnalyzetheJ.S.WaltherCORDICalgorithmandpresentthe‘'Longtium’’C1CORDICalgorithmforthehardwareimplmentationbasedonthedemandofarea,speedandprecision.Theauthorproposesthehardwareimplementationstepofthisalgorithm,whichincludesrotationsequence,dataforma
8、tanditerationflow.Theimplementationcanarchievehighprecesionwithlowhardwareoverhead,whichalsocanbeusedforalltheelementarytranscendentalfunctions.4.DesignthedatapathofFPU,whichincludesmantissapartandexponentpart.5.Achievetheverific
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