面向RISC-V嵌入式处理器的浮点单元设计与移植

针对软件实现浮点运算的速度无法满足RISC-V嵌入式处理器浮点运算的需求,设计了一种由浮点加法器和浮点乘法器构成的浮点单元(FPU),其中浮点乘法器提出了新型的Wallace树压缩结构,提高了压缩速率。在“蜂鸟E203”处理器中,完成浮点指令的译码模块与派遣模块的设计,实现FPU模块的移植。基于Simc180 nm工艺,使用Sysnopsys公司的Design Compile、VCS工具对FPU进行功能验证和综合,仿真结果表明,浮点加法器的关键路径延时为10.17 ns,相比于串行浮点加法器延时缩短23%,浮点乘法器的压缩结构关键路径延时为0.27 ns,相比传统Wallace树压缩延时缩短10%,移植前后的FPU运算结果一致。

数值流形方法在有限元三维二十结点单元上的实现

在有限元三维20结点单元构成的空间网格上构建流形覆盖和权函数,采用拉格朗日乘子法施加位移约束条件,推导了分析静态问题的计算列式。无需细致网格划分即可更精确地分析具有曲线边界的区域,计算结果的误差能量模较有限元法降低超过一个量级。对采用完全1阶覆盖函数时的线性相关性进行了分析,提出在单元角结点上采用1阶覆盖函数基,其他结点上采用零阶覆盖函数基的方法。利用算例分析了用这种方法计算的两套覆盖函数的收敛率。数值算例表明:效果明显,对解答有体积闭锁的问题均有很高精度。

基于三结点单元的主轴横向自振特性分析

为计算水轮发电机组轴系的横向自振特性,提出了一种三结点弹性轴段单元。将主轴系统离散为刚性圆盘和三结点弹性轴段单元,推导了刚性圆盘单元和弹性轴段单元的运动方程,得出了三结点弹性轴段单元的插值函数、移动惯性矩阵、转动惯性矩阵、回转矩阵和刚度矩阵。研制了基于Matlab的有限元计算程序,并用数值算例验证了程序的正确性。最后计算了某水轮发电机组主轴系统考虑陀螺效应时的涡动频率、临界转速和相应的振型。研究表明,三结点弹性轴段单元的计算结果比二结点单元更接近理论解。

四结点单元应力云图的一种生成方法

应力云图是形象地理解有限元分析中应力分布的有效手段,提出了四结点单元应为云图的一种生成方法,推导出了四结点四边形单元内任一点的局部坐标的解析表达式,可直接求解单元内任一点的局部坐标。用扫描线法生成单元应力云图时,用一次Bezier曲线描述四边形单元的边,可减少交点的个数。实例表明,该方法是有效的。

基于六面体八节点单元的三维有限元数值模拟表面等值线的生成算法

论述了六面体八节点有限单元表面三维等值线生成的一种高效的算法 ,开发了三维等值线生成器 ,并将其与AutoCAD集成。将等值线生成器应用于自行开发的S FORM 3D数值模拟系统 ,该系统模拟生成的各种物理场量可以在AutoCAD中直接显示 ;同时应用该等值线生成器对DEFORM模拟结果进行处理 。

矩形八结点单元刚度矩阵的通用公式

本文讨论分析了现行数值计算方法在计算平面问题的矩形八结点单元的单元刚度矩阵中存在的缺陷,给出了数学计算软件MAPLE在推导矩形八结点单元的单元刚度矩阵中的应用及其相应的MAPLE通用程序、单元刚度矩阵的通用计算公式,并利用MAPLE自带的codegen库自动给出了相应的C、FORTRAN代码,得出结论,利用该通用公式来计算其单元刚度矩阵矩阵,可以节约大量的计算时间与存储空间以提高计算速度与精度,并可将其应用到C、FORTRAN中。

面向RISC-V处理器的高速浮点单元设计

浮点单元是高性能处理器的速度瓶颈之一,基于广泛应用的开源RISC-V浮点单元原型,设计了一种面向RISC-V处理器的高速浮点单元。对该原型中时序最差的浮点融合乘加、整数转浮点、除法开方子模块分别进行静态时序分析,并定位其中需要优化的关键模块。针对该浮点单元原型中存在的问题,提出基于算法优化和流水线优化的设计思路,设计基4 Booth-Wallace乘法模块替代原有多位宽乘法模块,设计基于二叉树的并行前导零检测模块替代原有串行前导零检测模块,增加了部分子模块的流水线级数。基于SMIC 55 nm工艺对优化设计前后的RISC-V浮点单元原型进行了性能评估,优化后的工作频率达到820 MHz,提升了39.46%,而面积开销增加了15.14%。

带浮点单元的32位AVR微控制器(MCU)系列

爱特梅尔公司（Atmel Corporation）在德国慕尼黑Electronica 2010展会上宣布推出首个带有浮点单元（floating point unit，FPU）的32位AVR@微控制器（MCU）系列。新推出的AVR UC3C MCU系列瞄准工业控制应用，具有高处理能力、真正的5V运作、高速通信和先进的安全性与可靠性的独特组合，并且采用一系列小型和微型封装供货。

爱特梅尔发布首个具有浮点单元的32位AVR微控制器系列

爱特梅尔公司（Atmel）在德国慕尼黑Electronica 2010展会上宣布推出首个带有浮点单元（FPU）的32位AVR微控制器（MCU）系列。新推出的AVRUC3CMCU系列瞄准工业控制应用，具有高处理能力、真正的5V运作、高速通信、先进的安全性与可靠性，并且采用一系列小型和微型封装供货。

爱特梅尔为32位AVR UC3微控制器开发浮点单元技术

爱特梅尔公司（Atmel）宣布推出全新浮点单元（Floating Point Unit）技术，用于爱特梅尔32位AVRUC3产品系列。此新技术可使设计师在汽车和工业控制等应用中．采用一个爱特梅尔微控制器可以取代传统微控制器和数字信号处理器两芯片方案。

具有浮点单元的32位AVR微控制器

AVR UC3 C系列产品是首个带有浮点单元（floating point unit,FPU）的32位AVR微控制器,主要面向工业控制应用,具有高处理能力、真正的5V运作、高速通信和先进的安全性与可靠性的独特组合,并且采用一系列小型和微型封装。

面向SPICE仿真的专用浮点计算单元研究

稀疏矩阵求解是SPICE仿真的重要部分,目前求解所使用的算子通常为通用浮点计算单元,运算速度受限。本文通过改进通用浮点算子中加/减和乘单元,使其在SPICE仿真专用背景下能实现更快的求解速度。对传统加减单元使用舍入并行延时优化算法和双路径设计方案,利用香农扩展、非精确前导零补偿等手段优化了电路的关键路径延时。对传统乘单元通过改变传统压缩拓扑层结构、优化注入值算法中舍入进位等逻辑改善了相关延时。最终,在TSMC 28 nm工艺下对双精度浮点求解速度分别为0.46 ns和0.79 ns,对比Synopsys公司的DW库单元延时分别减小33.4%和7.1%,面积分别减小4.62%和1.6%。实验结果表明,改进后浮点单元能有效降低矩阵单次求解步骤的时间,在一定程度上加速瞬态仿真整体速度。

三维有限元中奇异点源的简化分析方法

减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简化为点源。由于点源附近的水头梯度极大,是奇异点,有限元中通常要进行等效处理才能保证全局的精度。提出了以零体积点元模拟点源的方法,该方法基于修正井水位法,利用点源解析解及四面体渗流单元,推导了点元单元的显式解。使用该点元单元模拟井底,可以在不失全局精度的条件下用大网格对点源进行模拟,避免了迭代计算,极大提高了利用三维有限元模拟点源的效率。详细介绍了该点元显式解的推导过程,验证其计算精度,并探究出简化计算方法的适用范围。最后介绍了该方法在实际排水减压抗浮工程中的应用。

非协调可变结点Q_(MM6)单元的统一列式和收敛证明

本文给出了平面及三维可变结点 Q_(MM6)单元的统一列式和收敛证明。这样用同一单元函数编制的程序就可实现平面4至8或空间8至20之间不同结点变化的 Q_(MM6)单元计算。这为大型结构有限元分析程序设计带来很大方便。

基于等参公式的三节点梁单元

为了提高非线性分析的计算精度和效率,详细介绍了基于等参公式的三节点梁单元,推导了这种梁单元考虑几何非线性的切线刚度矩阵,并给出了高斯积分点的分布。在此基础上编制有限元程序,考虑了单元的大转角、大位移和剪切变形的影响,并采用von-Mises屈服准则和Zeigler随动硬化法则考虑了材料非线性的影响。与试验结果和通用程序的对比分析表明,这种方法具有较高的精度和效率,并且能方便地用于变截面杆系结构的空间双重非线性分析。

两节点曲线索单元精细分析的非线性有限元法

从UL列式的虚功增量方程出发,引入索的基本假定,推导出了两节点曲线索单元切线刚度矩阵的显式;同时根据索的特性还导出了精确计算索单元索端力的表达式,从而建立起了一套完整的对拉索进行精细分析的非线性有限元法。应用本文方法,可进行大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等的非线性有限元分析计算。算例结果表明,本文方法是精确有效的。

新型带转角自由度的四结点膜单元

给传统膜单元引入一个垂直单元平面的旋转自由度,可以增加位移场阶次,提高计算精度和单元性能.文中为膜结构和高层结构中的剪力墙提供了两种性能良好的四节点膜单元.理论分析和数值模拟表明,这两种单元所采用的线位移和转角位移相互独立的位移场,能有效解决一维单元和二维单元的过渡连接问题,易于编程实现.数值计算结果表明,该单元位移场更符合实际位移场,并节省了计算时间.

基于IP网络的多点控制单元的性能分析

近几年来以H.323标准为基础的IP网络会议系统得到迅速发展。随着高速网络建设步伐的加快和会议规模的扩大,采用集中控制的H.323系统中执行会议控制功能的多点控制单元(MCU)可能成为系统瓶颈。该文在研制视频会议系统的基础上,采用基于检测点的方法对MCU性能问题进行分析,不仅准确预计MCU的最大接入容量和评价MCU在多处理结构的扩展性,而且经过实验发现MCU的主要性能瓶颈在网络发送模块,因此进一步提高MCU的接入容量必须优化网络发送模块。实验中还发现没有路由器的网络环境下,MCU对语音和视频的转发时延没有明显差别,为了尽量减少时延,MCU不需要进行音视频同步缓冲处理。

浮点开方运算单元的电路设计

文章提出了一种基于逐位循环开方算法，"四位一开方"的浮点开方运算单元的电路设计方案，使限制周期时间的循环迭代部分的门级数降低到14级。按14级门延时为周期时间计算，完成一个IEEE单、双精度浮点数的开方运算分别需要15和29周期。同时，文章对目前开方运算所采用的两类主要的算法-逐位循环开方算法和牛顿－莱福森迭代开方算法进行了描述，其中包括数的冗余表示等内容。

会议电视 第五讲 会议电视的多点控制单元(MCU)

本文首先说明了ＭＣＵ的功能、多点控制的主要模式，然后分析了国际上应用较多的一种ＭＣＵ，最后介绍一种国内开发的ＭＣＵ．