实现高性能浮点设计

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Xilinx Vivado HLS中Floating-Point(浮点)设计介绍

Xilinx Vivado HLS中Floating-Point（浮点）设计介绍
编码风格与技巧
尽管通常Fixed-Point（定点）比FloaTIng-Point（浮点）算法的FPGA实现要更快，且面积更高效，但往往有时也需要FloaTIng-Point来实现。

这是因为Fixed-Point有限的数据动态范围，需要深入的分析来决定整个设计中间数据位宽变化的pattern，为了达到优化的QoR，并且要引入很多不同类型的Fixed-Point中间变量。

而FloaTIng-Point具有更大的数据动态范围，从而在很多算法中只需要一种数据类型的优势。

Xilinx Vivado HLS工具支持C/C++ IEEE-54标准单精度及双精度浮点数据类型，可以比较容易，快速地将C/C++ FloaTIng-Point算法转成RTL代码。

与此同时，为了达到用户期望的FPGA资源与性能，当使用Vivado HLS directives时需要注意C/C++编码风格与技巧相结合。

编码风格
1.1 单双精度浮点数学函数
#include
float example（float var）
{
return log（var）; // 双精度自然对数
}
在C设计中，这个例子，Vviado HLS 生成的RTL实现将输入转换成双精度浮点，并基于双精度浮点计算自然对数，然后将双精度浮点输出转换成单精度浮点。

#include
float example（float var）
{
return logf（var）; // 单精度自然对数
}
在C设计中，logf才是单精度自然对数，这个例子Vviado HLS 生成的RTL实现将基。

基于FPGA的高速浮点FFT处理器设计

浮点格式的ＦＴ处理的实现方法，用ＶｒｏＦ采ｅｌｇｉＨＤＬ语言描述，并在ＸＬＮＩＩＸ公司的Ｖｒｘ－列ｉｅ４系ｔ的ｘ４ｓ５ —２芯片上实现该ＦＴ处理器。ｃｖｘ５１Ｆ
器件实现。通用ＤＰ处理器实现ＦＴ的优点是技ＳＦ术成熟，发时间短，是功耗大，开但处理速度较慢，难以满足现代数字信号处理高速、规模、时性大实
ｉＦｎｅｓｌｃｉｎｏｍｏｙａｅｄｓｕｓｄｉｅａｌｉｌｔｎｒｓｌｂａｎｄｕｄｒＩＥｅｖｒｎｎｅ－ｎＦＴａｄｔｅｅｔｆｈｏｍｅｒｒｉｃｓｅｄｔｉｎ．ＳｍｕａｉｅｕｔｏｔｉｅｎｅｎｉｍｅｔｉｏｓＳｏｖｌ
Ａｂｔａｔｅｉｆｓｒｅｎｄ２－ｉ１２ｏｔｇｐｉｔｆｔｏｒｒｔｎ￣ｍ（Ｆ）ｐｏｅｓｒｂｓｄｏｓｃ：Ｄｓｎｏｕｅ— ｆｅ６ｂ０４ｆａｎｏｓａｕｉａｓｒＦＴｒｃｓｏａｅｎｒｇａｄｉｔｌｉｎｓＦｅｒｉｄｒｇｍｂｅａｒｆｌｐｏｒｍａｌｇｔａｒｙ（ＰＡ）ｉｐｅｅｔ．ＫｙｔｈｉｕｓｓｃｓｏｍａｏｓｒｅｎｄｆａｎｏｔｅａｅａＦＧｓｒｓｎｅｄｅｃｎｑｅｕｈａｆｒｔｆｅ－ｆｅｏｔｇｐｉｓｅｕｄｉｌｉｎ
Hale Waihona Puke ‘ ＤｅｉｎｏｇＳｅｏｔｎｉｔｓｇｆＨｉｈ－ｐｅｄＦｌａｉｇＰｏｎｓＦＦＴｏｅｓｒＢａｅｏＰＧＡＰｒｃｓｏｓｄｎＦ

一种基于DSP的高可靠星载浮点计算平台的设计

DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2019.04.13总第178期2019年第4期Total of 178No.4，2019工业设计收稿日期：2019-02-06作者简介：张明栋（1987—），男，硕士，工程师，现从事宇航电子设备设计工作。

一种基于DSP 的高可靠星载浮点计算平台的设计张明栋（上海航天电子技术研究所，上海201109）摘要：在对国内外常见星载计算机设计特点进行分析的基础上，提出了一种基于三模冗余的星载浮点计算星载系统。

该系统采用通用DSP 作为核心处理模块，利用FPGA 作为接口桥片，增加了对外部通讯协议的适应性和硬件可扩展性。

同时给出了在轨故障预案，分析表明该设计可以有效解决在轨的潜在单粒子故障或其他软硬件故障。

关键词：星载计算机;浮点计算;高可靠中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：2095-0748（2019）04-0032-02现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization 引言航天领域是未来竞争的至高点，航天工业具有高投入、高风险和高收益并存的特点。

星载计算机作为航天器上的核心设备之一，主要用于卫星姿态及轨道控制、数据处理和星务管理等。

传统星务管理对处理器的浮点运算能力要求并不高，主要强调系统可靠性和空间环境适应性。

随着人工智能技术、高级在轨系统和数据高速传输技术的蓬勃发展，空间应用对高性能浮点计算需求上升。

高可靠浮点运算能力逐渐成为未来星载计算平台的的一个迫切需求。

地面的商业或工业级高性能浮点处理器并不具备空间适应性，无法直接应用于星载计算机。

本文中提出的“高可靠星载浮点计算平台”借鉴了当前普遍采用的冗余技术，利用三模冗余和三取二等通用措施，实现了星载计算机的抗辐射加固设计与高性能设计的平衡。

本设计方案使用FPGA 和高性能数字信号处理芯片组建一种多处理器高性能星载计算机平台，并给出了在轨故障预案。

高性能双精度浮点除法器研究

中图分类号：Ｎ３Ｔ４２
文献标识码：Ａ
文章编号：０２— ２９２１）６— ０１— ５１０２７（０１００００
ＳｔｄｎＤｏｂｅＰｒｃｓｏｌａｉｇＰｏｎｖｓｏｕｙｏｕｌｅｉｉｎＦｏｔｉｔＤｉｉｉｎｎ
ＷＡＮＧＣｅ —ｘ，ＨＡＮＧＫａ —ｆｎＬＵＫａｇ，ＵＭｉｇ—ｙｎｈｎｕＺｉｅｇ，ＩｎＹｎａ
（．ｃｏｌｔｎｃＣｎｒＨｒｉｓｔｔｏｅｈｏｏｙａｅａ，ｅａ６２，ｈａ；１Ｍｉｅｃｏｉｅｔ，ａｂＩｔｕｒｅｒｓｅｎｎｉｅｆＴｃｎｌｔｉｉＷｉｉ４９ＣｉｇＷｈｈ２ｎ
ｗｈｌｅｉｎｌｅｓｘｐａｔｗｈｃｒｒｐｅｓ，ｘｓｂ，ｆｄｖ，ｆｒｔｒｕｉｏｅｆｏｎｎｏｅｄｓｇｉｃｕｄｉｒｓ，ｉｈａｅｐｅｍｃｓｅｐｕｎｒｉａｏｍａｏｎｄｎｇ，ｖｒｌｗｉｇａｄ
合的结果，它们各自有不同的优点，以适用不同的场合。如果综合考虑时钟周期数、可时延、面积等方面的因素，全并行基８和基ｌ算法是比较理想的选择。６关键词：除法器；算法；ＲＳＴ基４并行；
ＤＩ码：０３６／．ｓ．０２— ２９２１．６０１Ｏ编１．９９ｊｉｎ１０２７．００．０ｓ１
— —
—
ｅｃｐｉｎ．ｅｆａｄｖｉｉｌｍｅｔｄｂｖｉｅｅｔａｉｍｅｉ，ｈｃｎｌｄＲＴｒｄｘ一４，ｍｐｏｅｘｅｔｏＴｈｒｉｓｍｐｅｎｅｙｆｅｄｆｒｎｒｈｔｗｉｈｉｃｕｅＳａｉｉｆｔｃｉｒｖｄ

高性能浮点除法和开方的设计与实现

第３９卷第１２期
、，０１．３９
・计算Fra bibliotek机工
程
２０１３年１２月
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１３
Ｎｏ．１２
ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
开发研究与工程应用・
文章编号｛１０００ — ｌ３４２８（２０ｌ３）１２ — ＿ｏ２６４ —０５
ＨＯＮＧＱｉ ’ ＺＨＡＯＺｈｉ－ｗｅｉ，ＨＥＭｉｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０６０１，Ｃｈｉｎａ）
基数ＳＲＴ浮点除法和开方算法，设计基于Ｖｉｒｔｅｘ — ＩＩｐｒｏＦＰＧＡ的可变位宽浮点除法和开方的３种实现方案，包括小面积的迭代实现、低延时的阵列实现和高吞吐量的流水实现。实验结果表明，对于浮点除法和开方算法的流水实现，在综合面积符合要求的基础上，
ｏｆｌｏｆａｔ — ｐｏｉｎｔｄｉｖｉｓｉｏｎａｎｄｓｑｕａｒｅｒｏｏｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｖａｒｉａｂｌｅｗｉｄｔｈｂａｓｅｄｏｎＶｉｎｅｘ－ＩＩｐｒｏＦＰＧＡ．Ｏｎｅｉｓａｌｏｗｃｏｓｔｉｔｅｒａｔｉｖｅ

一种高性能浮点DSP芯片TMS320C6713及其最小系统的设计

一种高性能浮点DSP芯片TMS320C6713及其最小系统的设计TMS320C6713是美国德州仪器公司(TI)继TMS320C62X系列定点DSP芯片后开发的一种32 bit新型浮点DSP芯片,该芯片的内部结构在TMS320C62X基础上改进，具有如下革命性的特点：(1)处理速度快，工作主频最高可达到300 MHz，峰值运算能力为2 400 MIPS/1 800 MFLOPS；(2)硬件支持IEEE格式的32 bit单精度与64 bit双精度浮点操作；(3)集成了32×32 bit的乘法器，其结果可为32 bit或64 bit；(4)TMS320C62X指令无需任何改变即可在TMS320C6713上运行。

1结构特点TMS320C6713是TI新推出的高速浮点DSP，工作主频200 MHz，其单指令执行周期仅5 ns；具有强大的定点浮点运算能力，运算速度可达1 600 MIPS/1 200 MFLOPS。

与TMS320其他系列DSPs相比，C6000系列DSPs最主要的特点是在体系结构上采用了VelociTI超长指令字VLIW(Very long Instruction Word)结构，VLIW体系结构中，是由一个超长的机器指令字来驱动内部的多个功能单元的（这也是VLIW名字的由来）。

每个指令字包含多个字段（指令），字段之间相互独立，各自控制一个功能单元，因此可以单周期发射多条指令，实现很高的指令级并行效率。

C6000的VLIW采用了类RISC指令集，使用大统一的寄存器堆，结构规整，具有潜在的易编程性和良好的编译性能，在科学应用领域可以发挥良好的性能。

TMS320C6713是一种支持浮点运算的DSP芯片，是德州仪器公司设计的用于高端处理的长指令、多功能的DSP芯片。

其内部结构功能模块如图1所示，它主要包括中央处理器CPU、片内存储器和片内集成外设3部分。

1.1 CPU内核的功能单元TMS320C6713的CPU是最新采用VelociTI体系结构的DSP芯片。

fpu浮点运算

FPU浮点运算详解：原理、应用与性能优化一、引言在现代计算机科学中，浮点运算（Floating-point arithmetic）的地位日益凸显。

无论是科学计算、图形渲染、人工智能还是大数据分析，都离不开高效精确的浮点运算。

而浮点运算单元（Floating-point Unit，简称FPU）则是实现这一运算的重要硬件组件。

本文将深入探讨FPU 浮点运算的原理、应用及性能优化。

二、FPU浮点运算原理FPU是一种专门用于处理浮点数的硬件单元。

浮点数是一种表示实数的数值类型，由尾数（mantissa）和指数（exponent）两部分组成，可表示范围大且精度高的数值。

FPU通过一系列复杂的电路设计和算法实现浮点数的加减乘除、平方根、倒数等运算。

三、FPU浮点运算应用1. 科学计算：科研工作中往往需要处理大量高精度浮点数，如天气预报、物理模拟、化学计算等。

FPU的存在大大提高了科学计算的效率和精度。

2. 图形渲染：三维图形渲染中的光照、阴影、反射等效果需要大量浮点运算来实现。

游戏、电影等产业的繁荣发展，离不开FPU的强大支持。

3. 人工智能：深度学习、机器学习等人工智能领域对浮点运算的需求巨大。

模型训练、推理等过程涉及大量矩阵运算，而FPU是实现这些运算的关键硬件。

4. 大数据分析：在大数据处理中，浮点运算常用于统计分析、趋势预测等场景。

FPU的性能直接影响大数据分析的效率。

四、FPU性能优化1. 算法优化：针对特定问题，设计高效的浮点运算算法，减少不必要的运算操作，从而提高FPU的运算效率。

2. 并行计算：利用多核处理器或分布式系统，将大规模的浮点运算任务分解为多个小任务并行处理，降低单个FPU的负载，提高整体运算速度。

3. 硬件升级：采用更先进的FPU硬件设计，提高浮点运算的时钟频率、增加运算精度，直接提升FPU性能。

4. 软件优化：编译器优化能减少浮点运算的指令数和相关内存访问，从而成倍地提升性能。

基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现

基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现摘要
本文介绍了基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现。

在实现过程中，我们采用Verilog HDL实现了一个32位浮点运算器的IP核，它能提
供执行加法、减法、乘法、除法以及规范化的功能，并具有很高的精确度。

在Xilinx FPGAs上实现，该IP核实现了高性能和可靠性。

实验结果表明，这种FPGA浮点运算器IP核的性能可以满足各种应用需求。

关键词：FPGA；浮点运算；IP核；Verilog HDL
1. Introduction
随着技术的发展，浮点运算在计算机体系结构中越来越重要。

它不仅
可以提高运算精度，而且可以准确表达计算机的结果。

为了实现高质量的
数字信号处理（DSP）系统，FPGA浮点运算器IP核变得越来越重要。

FPGA的浮点运算器IP核提供了一个高性能、可靠的实现环境，使得
浮点运算器在DSP系统中得以良好的应用。

此外，基于FPGA的浮点运算
器IP核还具有可编程性、低功率、灵活性和低成本等优势。

本文讨论了使用Verilog HDL实现基于FPGA的浮点运算器IP核的设
计与实现。

它包括浮点运算器的功能、实现及性能等方面的介绍。

2. Design and Implementation of FPGA Floating Point Unit
2.1 Floating Point Unit Design
在本文中，我们采用Verilog HDL实现了一个具有32位数据宽度的
浮点运算器IP核。

此外，它还具有加法、减法、乘法、除法以及规范化
的功能。

一种高性能浮点DSP芯片TMS320C6713及其最小系统的设计

一种高性能浮点DSP芯片TMS320C6713及其最小系统的设计为了实现TMS320C6713的最小系统设计，我们需要考虑以下几个方面：芯片与外围设备的连接、外围电路的设计和电源管理。

首先，为了确保TMS320C6713与外部设备的连接，我们需要提供一些必要的接口和功能模块。

这包括存储器接口、外部总线接口、模数转换器(MCP)接口和通用输入/输出(IO)接口。

存储器接口可以连接闪存和动态随机存储器(DRAM)，以提供程序和数据的存储空间。

外部总线接口可以连接其他外围设备，如外部协处理器或通信接口。

MCP接口可以连接模拟信号源，如声音或视频输入。

通用IO接口可以连接其他外设，如显示器、键盘或鼠标。

其次，为了保证TMS320C6713的正常工作，我们还需要设计一些外围电路。

这包括时钟和复位电路、电源管理模块和稳压器。

时钟和复位电路提供了时序控制信号和系统复位信号，以确保芯片的正确初始化和稳定运行。

电源管理模块可以监控芯片的电源供应情况，并在需要时提供稳定的电源。

稳压器可以稳定供应芯片所需的电压，以保证其正常工作。

最后，为了实现TMS320C6713的最小系统设计，我们还需要考虑适当的外围电路连接和布局。

这些包括将上述模块连接到芯片的引脚上，并尽量减小信号传输线的长度和干扰。

此外，还需要对整个系统进行适当的布局和散热设计，以保证芯片的稳定性和可靠性。

总而言之，TMS320C6713是一种高性能浮点DSP芯片，其最小系统设计需要考虑与外围设备的连接、外围电路设计和电源管理。

通过合理连接和布局各个模块，并采取有效的电源管理和散热设计，可以实现TMS320C6713的高性能和稳定运行。

一种高性能浮点DSP芯片TMS320C6713及其最小系统的设计

？｝竺量：竺耋兽去。２・２竺萋竺焉烹銎。．。。．。。＋。。。。。＋。。。；。套辇翼竺慧攀銎三。，。鼍象专鬯Ｄ。。Ｓ＋Ｐ竺兰寰序要譬
≤芸；菱裔善囊萎；’溢≤毒蓊。军茹嘉瘩ＬＳＣ器菩莴盖；
笔芝甚；姜薹赛嘉－薪苡蒙南黼｝菖笔蒌尽昌磊薹三霁储ｉ＂器ｌａ：Ｆ气蕊；‘石善；蒹磊三！”…“４。。、…。“““
级—
四
●
脚
叫定时器１Ｉ．＋Ｈｌ定时器０卜◆
＋—叫通用输入ｋ＋
ｌ输出ＶＩ（ＧＰＩＯ）ｌ
卜
存储
体
叫ｆ
级搬存攀ＪＩ
｛时钟发生器和ＰＬＬ｝Ｉ掉电逻辑ｌ
存
储
叫黹口卜
器
图１ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３
ＤＳＰ芯片结构功能模块罔
执行的各种操作是由ＶＬＩＷ的长指令分配模块进行同步协调的，这种结构使其成为多通道、多功能以及高性能应用的首选器件。，ＣＰＵ内核作为ＤＳＰ芯片的运算和控制中心，包括以下几部分：（１）程序取指令单元、指令分配单元、指令译码单元；（２）２个数据通道Ａ、Ｂ，每个通道中包括＊个由１６个３２ｂｉｔ寄存器组成的寄存器组和４
８００ＭＦＬＯＰＳ；
要的特点是在体系结构上采用了ＶｅｌｏｃｉＴ！超长指令字ＶＬＩＷ（Ｖｅｒｙ
ｌｏｎｇＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
Ｗｏｒｄ）结构，ＶＬＩＷ体系结构
中，是由一个超长的机器指令字来驱动内部的多个功能单元的（这也是ＶＬＩＷ名字的由来）。每个指令字包含多个字段（指令），字段之间相互独立，各自控制一个功能单元，因此可以单周期发射多条指令，实现很高的指令级并行效率。Ｃ６０００的ＶＬＩＷ采用了类ＲＩＳＣ指令集，使用大统一的寄存器堆，结构规整，具有潜在的易编程性和良好的编译性能，在科学应用领域可以发挥良好的性能。ＴＭｓ３２０Ｃ６７１３是一种支持浮点运算的ＤＳＰ芯片，是德州仪器公司设计的用于高端处理的长指令、多功能的ＤＳＰ芯片。其内部结构功能模块如图１所示，它主要包括中央处理器ＣＰＵ、片内存储器和片内集成外设３部分。

德州仪器最新TMS320C66x DSP实现业界最高定点与浮点性能独立BDTI基准测试表明TIC66x DSP内核性能远胜

Ｔ３０６７Ｍ￥２Ｃ６４与Ｔ３０６７）ＭＳ２Ｃ６８以及
一
否转用定点处理，而提高性能。实践从证明，可在同一芯片上同时提供这两种功能是一大优势，Ｔ则是唯一而Ｉ
定点与浮点性能均获得最高评分。
Ｂｎｈｒｓ定点部分的ＢＴ— ｅｃｍａｋＤＩ
ｍａｋ００得分高达１，０比此前通ｒ２０６６，９北京２１００年１１月９日电／通美社亚洲／日前，州仪器（Ｉ宣布，一德Ｔ）其最新数字信号处理器（Ｐ产品ＤＳ１系列性能超过业界所有其它ＤＳ内Ｐ核。在独立第三方分析公司伯克莱设计技术公司（ｅｄｙＤｅｉｅｈｏｏＢｒｅｓｎＴｃｎｌ。ｌｇｇ，ｎ）ＢＴ）行的基准测试中，ＹＩｃ（ＤＩ进其
时钟速率下进行的，其在ＢＩＳＤＴＰＤ
ＫｒｅＢｎｈｒｓ点部分获得了高ｅｌｅｃｍａ浮ｎｋ
达１，０的ＢＩｒ２０（）０７２ＤＴｍａ００ｋ评
分，此前最高得分器件高２倍以上。比同样的Ｃ６６ｘ内核在ＢＴＰＫｒｅＤＩＤＳｅｌｎ
在两组测试中该内核都获得了业界最高评分。Ｃ６６ｘ的浮点基准测试评分比
Ｔ６ｘＤＳＩ６Ｐ芯片作为整合浮点Ｃ
出２倍的性能。

基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现

基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现基于现场可编程门阵列（FPGA）的浮点运算器，是一种专门设计用于实现浮点数运算的IP核。

浮点运算器在科学计算、数字信号处理（DSP）、图像处理等领域中具有广泛的应用。

本文将探讨基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现。

首先，我们需要确定浮点运算器的功能要求和性能指标。

常见的浮点运算器包括加法器、乘法器和除法器，它们能够进行浮点数的加法、乘法和除法运算。

浮点运算器的性能指标包括浮点数位数、运算精度、时钟频率、吞吐量、功耗等。

然后，我们可以选择合适的FPGA芯片进行设计。

不同的FPGA芯片具有不同的资源和性能特点，我们需要根据浮点运算器的功能需求和性能指标，选择具备足够资源和性能的FPGA芯片。

接下来，我们需要进行浮点运算器的架构设计。

浮点运算器的架构通常分为两个主要部分：浮点数运算单元和控制单元。

浮点数运算单元包括加法器、乘法器和除法器，它们实现具体的浮点数运算操作。

控制单元用于控制浮点数运算的流程和时序。

在浮点数运算单元的设计中，我们需要选择合适的浮点数格式。

常见的浮点数格式有IEEE754和自定义浮点数格式。

IEEE754浮点数格式是最常用的浮点数表示方法，它包括单精度浮点数（32位）、双精度浮点数（64位）和扩展精度浮点数（80位）。

自定义浮点数格式可以根据具体应用需求设计，例如定点数格式、定点数加浮点数格式等。

浮点运算器的设计可以采用各种硬件实现方法，如组合逻辑电路、查找表、乘法器阵列和流水线等。

我们需要根据浮点数运算的复杂度和性能要求选择合适的实现方法。

对于较复杂的浮点数运算，可以采用流水线架构来实现并发计算，提高性能和吞吐量。

在控制单元的设计中，我们需要确定浮点数运算的流程和时序。

控制单元可以采用状态机的方式实现，它根据具体的浮点数运算操作，生成相应的控制信号，控制浮点数运算单元的工作状态和时序。

最后，我们需要进行浮点运算器的验证和测试。

验证和测试是设计中非常重要的环节，它可以帮助我们发现并修复设计中的错误和缺陷。

高性能多通道浮点乘加器

法和加法相融合，节省了整个运算的执行延时。基于多通路的思想。文章提出了一种改进的多通道浮点乘加器结构。根据
对阶时Ａ相对于ＢＣ乘积的位置，整个处理过程分为四条数据通路，用不同的数据处理通路．免了不必要的处理ｘ将采避延时。通过对比得出：通道浮点乘加器无论在速度以及功耗上，具有一定的优势。多都
ｍｉｒｐｏｅｓｒｏｉｎｅｏＤＳｎｏｔｅｎｅｒｌｔｄｆｌｓｈｏｕａｉｎｏｌｐｉａｉｎａｄｔｅｓｍｍａｉｎｃｏｒｃｓｏｒｔｄｔＰａｄｓｍｅｏｈｒｉｔｒｅａｅｉｄ．ｅｃｍｐｔｔｆａｍｕｔｌｔｅｅＴｏｉｃｏｎｈｕｔｏ
ｔａｈｌ— ａｈｔｔｅｍｕｔｐｔＭＡＦａｃｉｃｕａｄａｔｇｓｉｏｈｔｅｓｅｄａｄｔｅｐｗｒｉｈｒｈｔｔｒｈｓａｖｎａｅｎｂｔｈｐｅｎｈｏｅ．ｅｅ
Ｋｅｗｏ￣：ｆａｉｇｐｉｔｆｓｄｍｕｔｌ－ｄｍｕｔｐｔｌｗｐｗｅｙｒｌｔ－ｏｎｕｅｌｐｙａｄ，ｌ — ａｈ，ｏｒｏｎｉｉｏ
ＡｂｔａｔＴｅｓｒｃ：ｈｍｕｔｌ－ｄｏｅａｉｎｓｂｃｍｉｇｉｏｔｎｉｃｅｓｎｌｗｉｔｅｅｅｏｍｅｔｏｐｌａｉｎｓｅｉｃｌｐｙａｄｐｒｔｉｅｏｎｍｐｒｔｎｒａｉｇｙｔｈｄｖｌｐｎｆａｐｉｔｐｃｆｉｏａｈｃｏｉ

让新型SHARC处理器满足“一高二低”的浮点设计需求

音响应用提供理想的外设特性；采用可变指令集架构
响应补偿、真的环绕声音效、态效果处理等以前常逼动
在专业音响设备中才使用的技术。汽车辅助驾驶系统也将从更低价格的高性能ＳＲＣ处理器获益。大部分辅助驾驶应用需要进行大量的ＨＡ
特点。最高４０ＭＨｚ的性能比同类３０２位竞争ＤＰ产品Ｓ
现更高的精度；浮点ＤＰ的浮点运算用硬件来实现，Ｓ其
处理速度大大高于定点ＤＰ…… 。浮点ＤＳＳＰ与定点ＤＰＳ相比较其优势是浮点算法拥趸者们在“ 点定点之争 ” 浮的话题中常提及的，为大多数嵌入式设计工程师所熟知。也然而，于电路复杂性和制造工艺上的原因，点由浮
型值）比同类竞争处理器功耗降低达２％。ＳＡＲ，０ＨＣ
２４ｘ系列处理器充足的片上存储器和先进的并行处理１７能力都有利于降低功耗，过扩展处理器的低功耗架构通来确保系统级功耗的大幅节省。些功能能够满足设计这
点处理器的技术标杆。ＡＳ１８ＤＰ２４ｘ和ＡＤＰ２４ｘ处理Ｓ１７器继承了第四代ＳＲＣ处理器的优良 “ 因 ” 实现了ＨＡ基并

一种高性能四倍精度浮点乘加器的设计与实现

ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ａｎｄｂｙｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＱＰＦＭＡｉｓｖｅｒｉｉｆｅｄｅｉｃｆｉｅｎｔｌｙ．
第４０卷第２期
Ｖｏ１．４０
ＮＯ．２
计
算
机
工
程
２０１４年２月
Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１４
ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
・
开发研究与工程应用－
一
３ｔｌｔｍ－ｇ－：１００一３４２８（２０ｌ４）０２９４＿＿０６文献ｌ；ｉ嘏码：Ａ
ＨＥＪｕｎ，ＨＵＡＮＧＹｏｎｇ－ｑｉｎ，ＺＨＵＹｉｎｇ（ＳｈａｎｇｈａｉＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＤｅｓｉｇｎＣｅｎｔｒｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０４，Ｃｈｉｎａ）
中图分类号：ＴＰ３６８・１
种高性能四倍精度浮点乘加器的设计与实现
何军，黄永勤，朱英
（上海高性能集成电路设计中心，上海２０１２０４）

高性能的浮点DSP满足专业音频需求

ＩＡＵ１６能在不影响音频质量的情况口和一个用于外部无线模块的ＣＥ７１垂长电池寿命，非常适合无线手机、隽式媒体播放器、便携式导航设备、冯相机及其他移动音频与电话应用。
ＡＴＡ／ＤＩ端口。ＳＯ
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ＭＸ３５５针对经济高效的显示系统；而ｉ．适合太空应用的ＦＧＡＰ
ＭＸ３６则针对诸如个人导航设备等应５面向太空飞行应用以Ｆａｈｌｓ为基础、
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一
反．并提供负载均衡，从而为最苛刻的汽车环境而设计。各环境提供了高达６Ｇ／的性能。４ｂｓ
ＦｒｅｃｌｍｉｏｄｔｒｅｓａｅＳｅｃｎｕｃｏ
源，设计人员在功耗和性能之间选择让
最佳的平衡。
Ａｃｅｔｌ
电话：８０９８８０～９０ｌ８
ｈｔｐｔ，，．ｒｅｃｌｃｍ．ｎｆｅｓａｅ．ｏｃ
度及性价比，适合电池供电产品，可以广
ＡＵ１６具有大于１０Ｂ的信噪比，包括更大容量的片上ｓＲＡＭ、高速泛应用于需要长期处于接收状态的遥控３１０ｄ体声回放模式下的功耗不足５ｗ。ＤｏｒＤＲ２ＳＲＡ外部存储器接口，以及报警及单片机短距离无线数据传输系统。ＤＭ

计算机浮点数 ieee

计算机浮点数ieee计算机浮点数是一种在计算机中表示实数的数值表示方法。

在计算机科学中，实数是无法直接表示的，因此需要采用浮点数来近似表示。

浮点数表示方法的发展与计算机科学的发展息息相关，其中IEEE 754标准成为目前最为广泛使用的浮点数表示标准。

IEEE 754标准，全称为IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic，是由美国电气和电子工程师协会（IEEE）制定的关于浮点数运算的标准。

该标准规定了Single、Double、Extended和Triple四种精度的浮点数表示方法，分别对应单精度、双精度、扩展精度和三精度。

在我国，也制定了相应的GB/T 25825-2010标准，规范了浮点数的表示和运算。

浮点数表示方法主要有两种：定点表示和浮点表示。

定点表示是将实数固定在一个范围内，例如3.1415926，而浮点表示则是用一个基数（如2或10）的指数来表示实数的大小，如1.1000000000000001。

浮点表示的优势在于它可以表示更多的小数位数，且在计算机内部存储时占用的空间较小。

然而，浮点数的运算过程中可能会出现精度损失，这是由浮点数表示方法的局限性决定的。

尽管浮点数表示存在一定的局限性，但它仍在现代科技领域发挥着重要作用。

例如，在计算机图形学、数值计算、信号处理等领域，浮点数表示和运算技术都得到了广泛应用。

在这些领域，高精度的浮点数表示和快速的浮点数运算能力对研究和发展具有重要意义。

随着计算机技术的不断发展，我国在浮点数表示方面也取得了显著的进展。

例如，中国科学院计算技术研究所等单位研发的龙芯处理器，采用了自主设计的浮点数运算单元，实现了高性能的浮点数运算。

此外，我国还在开展更高精度的浮点数表示和运算技术研究，以满足未来科技发展的需求。

总之，计算机浮点数及其表示方法在现代科技领域具有广泛的应用。

IEEE 754标准为浮点数表示提供了一种国际通用的规范，而我国在浮点数表示方面也取得了一系列成果。

长精度浮点型

"长精度浮点型" 通常指的是具有更高精度的浮点数类型。

在许多编程语言中，常见的浮点数类型是单精度浮点数（float，32位）和双精度浮点数（double，64位）。

然而，有些语言和库提供了更长的浮点数类型，通常称为长精度浮点数。

例如，Python 中的`decimal` 模块提供了Decimal 类型，它是一种长精度的浮点数。

在某些情况下，长精度浮点数可以提供更高的精度，避免了由于舍入误差而导致的精度损失。

示例（Python 中使用Decimal 类型）：
```python
from decimal import Decimal, getcontext
# 设置精度
getcontext().prec = 50
# 创建长精度浮点数
num1 = Decimal("1.234567890123456789012345678901234567890123456 78901")
num2 =
Decimal("2.345678901234567890123456789012345678901234567 89012")
# 进行计算
result = num1 + num2
# 打印结果
print(result)
```
这里的`Decimal` 类型可以表示极长的数字，并提供了高精度的计算。

请注意，长精度浮点数的运算可能会比普通浮点数类型更消耗计算资源，因此在选择时需要权衡精度和性能。

m0核浮点运算

m0核浮点运算m0核是一种用于浮点运算的处理器核心，它具有高性能和低功耗的特点。

本文将介绍m0核浮点运算的原理、应用和优势。

一、m0核浮点运算的原理m0核是一种基于ARM架构的处理器核心，它采用了先进的浮点运算单元(FPU)，可以高效地执行浮点运算。

m0核支持IEEE 754标准的浮点运算，包括浮点加减乘除、开方、取余等操作。

通过硬件加速，m0核能够在短时间内完成复杂的浮点运算，提高了计算速度和效率。

二、m0核浮点运算的应用m0核广泛应用于各种需要高性能浮点运算的场景，如科学计算、图像处理、数字信号处理等。

在科学计算领域，m0核可以用于解决复杂的数学问题，如线性代数、微积分等。

在图像处理领域，m0核可以加速图像的滤波、增强、变换等操作，提高图像的质量和处理速度。

在数字信号处理领域，m0核可以用于音频、视频等信号的编解码、滤波、压缩等处理，提高信号的处理效果和传输速率。

三、m0核浮点运算的优势1. 高性能：m0核采用了先进的浮点运算单元(FPU)，可以高效地执行复杂的浮点运算，提高了计算速度和效率。

2. 低功耗：m0核采用了先进的低功耗设计，能够在保证高性能的同时，降低功耗，延长电池寿命。

3. 可编程性：m0核支持多种指令集，可以根据应用需求进行灵活编程，实现不同的功能和算法。

4. 易于集成：m0核体积小巧，接口简单，易于集成到各种系统中，提高了系统的整体性能和可靠性。

5. 成本效益高：m0核具有较低的生产成本和维护成本，可以降低系统的总体成本，提高了产品的竞争力。

四、m0核浮点运算的案例1. 科学研究：m0核可以用于解决复杂的数学问题，如天体物理学、量子力学等领域的计算。

2. 医学影像：m0核可以加速医学影像的处理和分析，提高医学诊断的准确性和效率。

3. 视频编码：m0核可以用于视频编码器的实现，提高视频压缩和传输的效率。

4. 无人机控制：m0核可以用于无人机的控制和导航，实现高精度的飞行控制和图像处理。

stm32 浮点运算指令

stm32 浮点运算指令
STM32是一款广泛应用于嵌入式系统的微控制器。

它具有高性能、低功耗和丰富的外设功能，广泛应用于各种领域，如工业控制、汽车电子和消费电子等。

在STM32中，浮点运算指令是其关键特性之一，它为开发人员提供了强大的数学计算能力。

浮点运算指令在STM32中以硬件形式实现，能够高效地执行各种浮点计算。

这些指令包括加法、减法、乘法和除法等基本运算，以及开方、取余和取整等附加运算。

利用这些指令，开发人员可以轻松处理复杂的数学问题，如信号处理、图像处理和运动控制等。

浮点运算指令的优势在于其高速和精度。

由于硬件实现，这些指令能够以很高的频率执行，从而提高了系统的计算性能。

此外，浮点运算指令还支持单精度和双精度计算，能够满足不同应用对计算精度的要求。

除了高性能和精度，浮点运算指令还具有易用性和可靠性。

STM32提供了丰富的软件库和开发工具，使开发人员可以方便地使用这些指令。

此外，硬件实现还能够保证浮点运算的稳定性和可靠性，避免了由软件实现引起的计算误差和性能损失。

STM32浮点运算指令为嵌入式系统的开发人员提供了强大的数学计算能力。

它的高速、精度、易用性和可靠性使得开发人员能够高效地完成各种复杂的数学计算任务。

在未来的嵌入式系统开发中，浮
点运算指令将继续发挥重要作用，推动技术的进步和创新。

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