一种128位高性能全流水浮点乘加部件

高精度的浮点乘加融合(FMA)部件一直是高性能微处理器设计追求的目标。提出了一种128位精度全流水FMA体系结构,采用10级平衡流水线,重点对超宽位的乘法器、加法器、前导零预测和规格化进行了流水优化。设计综合的结果表明,基于SMIC0.13μm工艺,该结构频率可以达到465MHz,比现有128位FMA性能提高了130%;在TSMC65nm工艺下,该结构的频率可达到1.075GHz,基本满足高性能计算的要求。

浮点乘加部件延迟对浮点性能影响的研究

浮点融合乘加部件会增加独立浮点加减法、乘法等运算延迟。为克服该缺陷,研究将乘加部件独立乘法、加减法等运算延迟由6拍减为4拍时对浮点性能的影响。以某支持乘加运算的国产处理器为基础,修改相关的RTL级设计代码,利用硬件仿真加速器平台,对SPEC CPU2000浮点测试课题进行评估。实验结果表明,该延迟优化有利于提高浮点性能,最大提高5.25%,平均提高1.61%。