高性能cpu中除法器的设计与实现论文

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1、同济大学硕士学位论文高性能CPU中除法器的设计与实现姓名：石松华申请学位级别：硕士专业：电子科学与技术指导教师：林正浩20050301摘要在CPtJ的发展过程中，由于对运算精度的要求不断提高，浮点运算单元成为构成CPU的不呵缺少的部件之一。除法相对于加法、减法和乘法来说，是属于较少用到的运算，但因为运算较复杂，使得其延迟时间比其他运算长，其性能优劣将直接影响CPU的整体处理能力，因此，设计高性能的浮点除法单元成为提高CPU性能的关键。本文首先介绍了浮点数的标准和运算规则，在此基础上分析了浮点除法的基本原理

2、，然后介绍了目前流行的基于减法和基于乘法的经典浮点除算法，在比较几种算法优劣的基础上选择了基4SRT算法作为本设计的算法。接下来应用基4SRT算法设计了浮点除法器的体系结构，对此结构中的关键部件进行了分析与选择。在此基础上通过VerilogHDL编码和综合优化给出了该除法器的基于．1Sum工艺库的门级网表。本文的主要工作集中在浮点除法器的算法选择、体系结构设计和综合优化。难点是算法选择，各种算法各有优缺点，需综合考虑，进行取舍。重点是体系结构设计。创新点是综合优化，在不改变源代码的前提下，应用不同的优化策

3、略较之标准编译过程可以有效地提高设计的性能。关键词：浮点除法SRTVerilog综合优化AbstracfABSTRACTTherequirementofcomputationalprecisionisrisinginthedevelopmentofCPU，sothefloating—pointunitespeciallythefloating—pointdividerunitbecomesoneofthenecessarybasicpartofCPU．Divisionistheleastusedopera

4、tionascomparetoaddition，subtractionandmultiplication．Butdivisionoperationismorecomplex，itstime—delayislongerthanotheroperation，theperformanceoffloating—pointdividerunithasadirecteffectonCPU，Soahi曲performancefloating—pointdividerunitiscriticaltothedesignof

5、CPU．Inthisarticle，standardandcomputingruleareintroducedfirst．Onthisbase，theoryoffloating—pointdivisionisanalyzed．Thensomepopularfloating-pointdivisionarithmeticisintroduced．Basedonthecomparisonofdifferentarithmetic，Radix．4SRTarithmeticischosentorealizethi

6、sdesign．Thenarchitectureoffloating—pointdivisionbasedonradix-4arithmeticisdesigned．OnthisbasebyVerilogHDLcodingandsynthesisoptimization，netlistbasedon．18urntechnologylibraryisprovided．Finallylow—powerdesignisdiscussed．Themainworkofthisarticlefocusesonchoo

7、singoffloating-pointdivisionarithmetic，architecturedesignandsynthesisoptimization．Thedifficultyischoosingoffloating-pointdivisionarithmetic，eacharithmetichasitsOWnadvantageanddisadvantage，choosingisdependedonwholeconsideration．Thekeypointisarchitecturedes

8、ign．Theinnovationalpartissynthesisoptimization．Applicationofdifferentoptimizationstrategycaneffectivelyenhancetheperformanceofdesignascomparetostandardcompileprocess．KeyWords：floating-pointdivisionSRTVerilogSynthesi