【摘 要】
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在当代的处理器设计中,通常使用专用部件来进行浮点计算,即浮点运算单元(FPU)。高精度计算、图形加速、数字信号处理等应用对浮点处理的要求越来越高,因此,FPU也成为当代微处
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在当代的处理器设计中,通常使用专用部件来进行浮点计算,即浮点运算单元(FPU)。高精度计算、图形加速、数字信号处理等应用对浮点处理的要求越来越高,因此,FPU也成为当代微处理器中一个重要组成部分。由于集成电路技术的发展,芯片的集成密度大大提高,浮点运算能力成为继频率后评价CPU性能的又一重要指标。浮点运算能力的高低不仅决定了该CPU的性能,而且决定了该CPU的应用领域,如何提高FPU的性能早已成为一个重要的研究课题。本文从浮点格式标准出发,分析了浮点乘、除和开方的运算原理和计算公式,并在深入研究了基于牛顿迭代的Goldschmidt算法之后,设计并实现了高速浮点除法和开方运算单元,并成功的将浮点乘法运算融入其中,实现了乘法器的复用。本文所设计单元,支持单、双、扩三种浮点精度格式,除法运算分别需要15、19、23个周期,开方运算分别需要19、26、34个周期,乘法运算无论何种精度均只需5周期。在功能上,该单元可以完成浮点乘、除和开方等多种运算。在硬件实现上,该单元采用ASIC的全定制电路设计方法,使用smic 0.13微米的单元库进行仿真验证,最终主频可以达到380MHZ。
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