基于FPGA单精度浮点乘法器的设计实现与测试

采用VHDL语言,在FPGA上实现了单精度浮点乘法器的3种算法———基本的迭代算法、阵列算法和Booth算法,并对以上3种算法的运算速度进行了测试和比较,通过时序图说明Booth算法的优越性,并根据软件测试中的判定覆盖提出了一种测试单精度浮点乘法器的方法.

快速单精度浮点运算器的设计与实现

浮点运算单元FPU(Floating-point Unit)在当前CPU的运算中地位越来越重要,论文中实现了一种基于FPGA的快速单精度浮点运算器.该运算器采用了流水线和并行计算技术,使得浮点数运算的速度有了显著的提高.在QUARTUSII 7.1系统上对运算器已仿真成功,结果表明它可以运行在40.5MHz时钟工作频率下,能快速准确地完成各种加、减、乘和除算术运算.

基于FPGA的单精度浮点数乘法器设计

设计了一个基于FPGA的单精度浮点数乘法器。设计中采用改进的带偏移量的冗余Booth3算法和跳跃式Wallace树型结构,并提出对Wallace树产生的2个伪和采用部分相加的方式,提高了乘法器的运算速度;加入对特殊值的处理模块,完善了乘法器的功能。本设计在AlteraDE2开发板上进行了验证。

基于Karatsuba和Vedic算法的快速单精度浮点乘法器

针对现有的单精度浮点乘法器存在运算速度慢的问题,该文设计了一种融合Karatsuba算法和Vedic算法两者优点的快速单精度浮点乘法器。该文利用Karatsuba算法减少单精度浮点乘法器的乘法运算次数,将24 bit尾数的乘法运算分解为少位数乘法运算,获得基于3 bit和4 bit的尾数乘法架构;进一步地,利用Vedic算法对单精度浮点乘法器的尾数乘法架构进行优化,利用复杂度低、速度快的加法器实现了Karatsuba算法分解后的3 bit和4 bit的两个基本乘法运算,提高了运算速度。仿真及FPGA验证结果表明,该文设计的单精度浮点乘法器相对于基于传统的Karatsuba算法的单精度浮点乘法器、基于Vedic算法的单精度浮点乘法器,其最大运行时钟频率分别提高了约5倍和2倍。

一种快速SIMD浮点乘加器的设计与实现

本文设计和实现了5级全流水SIMD浮点乘加器,支持双精度和双单精度浮点乘法、乘累加(减)操作,用Modelsim和NC Verilog测试和验证了RTL代码实现,基于65nm工艺采用Synopsys公司的Design Complier工具综合硬件实现,运行频率可达714.286MHz。结果表明,相比文献[3]中经典的低延迟乘加结构,在相同综合条件下性能提升了17.89%,面积增加了6.61%,功耗降低了25.08%。

一种低延迟高吞吐率的浮点整型乘累加单元

针对目前浮点运算单元在处理向量点乘运算时存在数据相关性的问题,提出一种低延迟单周期的累加单元结构。该结构用于7级流水的可配置乘累加单元,可兼容双精度浮点、双单精度浮点以及32位有符号数,且能对后置模块进行操作数隔离与门控时钟的低功耗处理。在Viterx-4平台上实验结果表明,该结构具有高性能、低延迟、单周期完成数据吞吐等特点,与使用Xilinx浮点IP的设计面积相比,时间积减少30%以上。

一种模式可配置的单精度浮点乘法器设计

提出了一种模式可配置的单精度浮点乘法器设计方案。利用90 nm互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)工艺设计了基于原码一位乘法、基4-Booth算法和Wallace树型算法等3种常用定点数乘法的浮点乘法器,测试了3种乘法器的性能。在乘法器的尾数乘法部分添加模式选择模块,根据应用场景对频率、功耗和面积3个性能的不同需求选择和切换相应的算法,以满足不同应用对对处理器性能的要求。实验结果表明,与ifpmul32方法相比,所提设计的延时降低了57%,最低功耗降低了76.6%。与粗粒度可重构处理器实现的浮点乘法器相比,计算一次浮点乘法所需时钟周期数平均减少了87.3%。