浮点处理单元结构和算法的研究

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1、两北丁业大学顺士：论文摘要摘要论文的研究内容是国防“十五”预研项目“专用高性能微处理器”的一部分。论文主要完成浮点处理单元的算法研究与实现、数据通路的设计与实现、控制通路的设计与实现。作者参予设计的PowerPc603e芯片，指令系统与Motorola公司的PowerPc603e兼容，而微体系结构采用自主设计的技术路线。PowerPc603e微处理器系统由定点执行单元、浮点单元、指令(数据)Cache、总线接口单元、存储管理单元组成，以流水和超标量方式执行指令。论文的研究工作包括：·研究浮点算法，主要包括加减法、乘法、除法、开平方以及CORDIC(C

2、OordinateRotationDigitalComputer)算法。·对PowerPc603e浮点处理单元(FPU)中采取算法的进行选择和验证，主要包括：改进的Booth算法和Goldschmidt算法。·FPU中数据通路的设计与实现：重点是～个64bit乘加器的实现，包括部分积产生和选择单元、wallace压缩单元、161bit加法器。·FPU中控制通路的设计与实现：重点是5l条指令的译码，数据相关的处理，异常的处理以及舍入。通过本论文的研究为设计具有自主知识产权的嵌入式微处理器积累了经验。关键词：PowerPc603e，CORDIC．FPU，

3、Booth，Goldschmidt，wallace数据通路，控制通路西北工业人学硕J：论文摘要AbstractTheworkinthisthesisispartofNational05’projectentitled‘'ApplicationSpecifiedhighperformancemicroprocessor'’．TherearefivepartsinPowerPc603e⋯1microprocessor：IntegerExecutionUnit．FloatingPointUnit(FPU)，Instruction(Data)Cache，Bu

4、sInterfaceUnitandMemoryManageUnit．Theinstructionsareexecutedwithpipelineway．ThispaperstudiesFPU’Salgorithm，data-path，control—path，andimplementstheintegrationofthePowerPc603esystem．ThisthesismainlydiscussesthealgorithmsandtheimplementationofthefloatingpointunitintheembeddedPower

5、Pc603emicrorpocessor．Theresearchworkofthisthesismainlyincludes：·Researchoffloatingpointalgorithm，includingaddition、subtraction、multiplication、division、evolutionandCORDIC(COordinateRotationDigitalComputer)．·SelectandverifysomealgorithmsofPowerPc603e’SFPU．·Designandimplementionof

6、thedata-pathofFPU，withemphasisindesigna64bitmultiply—addunit．PowerPc603eisacomplexmicroporcessorsystem．nisthesishascontributedalottothedesigningofembeddedmicroprocessorwithfullcopyrights．ThedesignofPowerPC603esystemprovidedanoptionalmethodforurgentneededmicroprocessinaviationpr

7、ojects．Keywords：PerformanceOptimizedWithEnhancedRISC603e，CORDICFloatingPointUnit，Booth，Goldschmidt，wallace，Data．path，Control—path11第一章绪论1．1课题背景目前人类社会的发展已经进入了信息时代。各种信息技术构成了信息时代的基础，而信息技术的基础是微电子技术，集成电路是电子信息产业的命脉，对国民经济发展和国防建设都具有十分重大的意义。作为信息处理核心的微处理器(MPU)已渗透到通信、家电、铁路、石油、煤矿、商务等与人们日常生

8、活密切相关的各行各业，尤其深刻地影响着武器装备、航空、航天、航海等国防领域。计算机自1946年问世以来，经历