基于fpga的浮点运算器设计(1)

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1、大连海事大学硕士学位论文基于FPGA的浮点运算器设计姓名：王冬冬申请学位级别：硕士专业：电子科学与技术指导教师：董辉20090601摘要摘要随着电子工业应用领域需求的增长，要实现复杂程度较高的数字电子系统，对数据处理能力提出越来越高的要求。定点运算已经很难满足高性能数字系统的需要，而浮点数相对于定点数，具有表述范围宽，有效精度高等优点，在航空航天、遥感、机器人技术以及涉及指数运算和信号处理等领域有着广泛的应用。对浮点运算的要求主要体现在两个方面：一是速度，即如何快速有效的完成浮点运算；二是精度，即浮点运算能够提供多少位的有效数字。计算机性价比的提高以及可编程逻

2、辑器件的出现，对传统的数字电子系统设计方法进行了变革。FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)让设计师通过设计芯片来实现电子系统的功能，将传统的固件选用及电路板设计工作放在芯片设计中进行。FPGA可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能，适用于高速、高密度，如运算器、数字滤波器、二维卷积器等具有复杂算法的逻辑单元和信号处理单元的逻辑设计领域。鉴于FPGA技术的特点和浮点运算的广泛应用，本文基于FPGA将浮点运算结合实际应用设计一个触摸式浮点计算器，主要目的是通过VHDL语言编程来实现浮点数的加减、乘除和开方等基本运算功

3、能。(1)给出系统的整体框架设计和各模块的实现，包括芯片的选择、各模块之间的时序以及控制、每个运算模块详细的工作原理和算法设计流程；(2)通过VHDL语言编程来实现浮点数的加减、乘除和开方等基本运算功能；(3)在XilinxISE环境下，对系统的主要模块进行开发设计及功能仿真，验证了基于FPGA的浮点运算。关键词：浮点运算；FPGA；IEEE．754DesignofFloating--PointCalculatorBasedonFPGAAbstractWiththegrowthdemandinthefieldofelectronicsmd憾tryapplica

4、tion，inordertoachieveahigherdegreeofcomplexityofthedi西talelectronicsystem，thedemandsfordata-processingcapabilitiesarealsoveryhigh．Fixed—pointcalculationhavebeendifficulttomeettherequirementsofhigh—performancedigitalsystems，bycomparison,floating-pointnumbersasopposedtofixed—point，has

5、theadvantagesofwiderstatementrangeandhighervalidprecision．Therefore，ithadwidelyusedinaerospaceindustry,remotesensing，robottechnology,aswellasindexcalculationandsignalprocessingareas．Therequirementsofthefloating-pointcalculationaremainlyreflectedintwoaspects：Firstly,thespeed，thatisho

6、wfastandeffectivecompletionoffloating-pointcalculation；Secondly,theprecision,meansthatthefloating-pointcalculationcallprovidehowmanyvalidnumbers．Theimprovementofcost—effectiveaswellastheemergenceofprogrammablelogicdevicesmadethemethodsoftraditionaldigitalelectronicsystemdesignbechan

7、ged．FPGA(FieldProgrammableGatearray)madedevelopersdesignchiptoimplementthefunctionsofelectronicsystem，boththeselectionofcomponentsandcircuitboarddesignwerecarriedoutintheprocessofchipdesign．FPGACanimplementcomplexfunctionsoftimingandcompositelogiccircuit，suitableforhigh-speed，hi曲den

8、sitylogicdesignfiel