高性能cpu中除法器的设计与实现 (1)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，然后介绍了目前流行的基于减法和基于

2、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SRTVer

3、ilog综合优化AbstracfABSTRACTTherequirementofcomputationalprecisionisrisinginthedevelopmentofCPU，sothefloating—pointunitespeciallythefloating—pointdividerunitbecomesoneofthenecessarybasicpartofCPU．Divisionistheleastusedoperationascomparetoaddition，subtractionandmultiplication．B

4、utdivisionoperationismorecomplex，itstime—delayislongerthanotheroperation，theperformanceoffloating—pointdividerunithasadirecteffectonCPU，Soahi曲performancefloating—pointdividerunitiscriticaltothedesignofCPU．Inthisarticle，standardandcomputingruleareintroducedfirst．Onthisbase，

5、theoryoffloating—pointdivisionisanalyzed．Thensomepopularfloating-pointdivisionarithmeticisintroduced．Basedonthecomparisonofdifferentarithmetic，Radix．4SRTarithmeticischosentorealizethisdesign．Thenarchitectureoffloating—pointdivisionbasedonradix-4arithmeticisdesigned．Onthisb

6、asebyVerilogHDLcodingandsynthesisoptimization，netlistbasedon．18urntechnologylibraryisprovided．Finallylow—powerdesignisdiscussed．Themainworkofthisarticlefocusesonchoosingoffloating-pointdivisionarithmetic，architecturedesignandsynthesisoptimization．Thedifficultyischoosingoff

7、loating-pointdivisionarithmetic，eacharithmetichasitsOWnadvantageanddisadvantage，choosingisdependedonwholeconsideration．Thekeypointisarchitecturedesign．Theinnovationalpartissynthesisoptimization．Applicationofdifferentoptimizationstrategycaneffectivelyenhancetheperformanceof

8、designascomparetostandardcompileprocess．KeyWords：floating-pointdivisionSRTVerilogSynthesi