浮点乘法器模板
verilog 浮点乘法
verilog 浮点乘法
Verilog是一种硬件描述语言，用于描述电子系统中的数字电路。
在Verilog中实现浮点乘法需要一定的技术和理解。
首先，浮
点数通常由尾数和指数组成，因此在Verilog中，我们需要使用模
块化的方式来表示浮点乘法。
下面我将从几个方面来介绍Verilog
中实现浮点乘法的一般方法。
首先，我们需要定义浮点数的格式，比如单精度浮点数采用
IEEE 754标准，尾数为23位，指数为8位。
然后，我们可以编写
一个模块来表示浮点数乘法。
在这个模块中，我们需要实现浮点数
的乘法运算，包括尾数的相乘和指数的相加。
我们还需要考虑舍入、溢出和规格化等问题。
其次，我们需要考虑浮点数乘法的性能和精度。
在Verilog中，我们可以使用乘法器来实现浮点数的乘法运算，但是乘法器的延迟
较大，可能会影响整个系统的性能。
因此，我们需要权衡性能和精度，选择合适的实现方式。
另外，我们还需要考虑浮点数乘法的异常情况处理。
在
Verilog中，我们可以使用状态机来处理浮点数乘法中的溢出、下
溢和非规格化数等异常情况。
这需要对浮点数的特殊情况有深入的理解，并且需要在Verilog代码中进行详细的处理。
总之，实现浮点乘法需要深入理解浮点数的表示方式和乘法运算规则，同时需要考虑性能、精度和异常情况处理等多个方面。
在Verilog中，我们可以通过模块化的方式来实现浮点乘法，并且需要对Verilog语言的特性有深入的理解和熟练的应用。
希望这些信息能够对你有所帮助。
一种43位浮点乘法器的设计
一种43位浮点乘法器的设计
谷理想;孙锋;于宗光
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2009(0)6
【摘要】设计了一个应用于FFT(快速傅里叶变换)系统的43位浮点乘法器.该乘法器采用一种先进的MBA(modified Booth algorithm)编码与部分积产生技术以及一种优良的折中压缩结构,使用了平方根进位选择加法器,同时,还运用了一种方法使得最终求和、舍入和规格化同时完成,提高了运算速度.采用四级流水线,使用FPGA 进行验证,采用0.18μm标准单元库综合实现,系统时钟频率可达184.4MHz.
【总页数】4页(P17-20)
【关键词】乘法器;BooTH编码;平方根进位选择加法器;舍入
【作者】谷理想;孙锋;于宗光
【作者单位】江南大学微电子系;中国电子科技集团公司第58研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN4
【相关文献】
1.一种32位高速浮点乘法器设计 [J], 周德金;孙锋;于宗光
2.一种浮点乘法器的参数化设计 [J], 蒋华;袁红林;徐晨
3.一种高性能32位浮点乘法器的ASIC设计 [J], 赵忠武;陈禾;韩月秋
4.一种模式可配置的单精度浮点乘法器设计 [J], 蒋林;田璞;邓军勇
5.一种模式可配置的单精度浮点乘法器设计 [J], 蒋林;田璞;邓军勇
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用硬件描述语言设计浮点乘法器(原码一位乘法) 课程设计
计算机科学与工程学院课程设计报告题目全称：用硬件描述语言设计浮点乘法器（原码一位乘法）课程名称：计算机组成原理指导老师：职称：（注：学生姓名填写按学生对该课程设计的贡献及工作量由高到底排列，分数按排名依次递减。
序号排位为“1”的学生成绩最高，排位为“10”的学生成绩最低。
）指导老师评语：指导签字：摘要硬件乘法器，其基础就是加法器结构，它已经是现代计算机中必不可少的一部分。
其大致可分为定点乘法器和浮点乘法器。
其中浮点数的格式较定点数格式复杂，硬件实现的成本较高，完成一次浮点四则运算的时间也比定点运算要长。
但浮点数比定点数的表示范围更宽，有效精度更高，因此更适合科学与工程计算的需要。
但要求计算精度较高时，往往采用浮点运算。
浮点乘法器设计（原码一位乘法）模型就是基于“移位和相加”的算法，设浮点数A=2^AE·AM,B=2^BE·BM,则A×B=2^(AE+BE)·(AM×BM)，即阶码相加，尾数相乘。
其运算步骤可以简单的归为（1）检测能否简化操作，并置结果数符（2）阶码相加（3）尾数相乘（4）乘积规格化等。
本论文第一章讲述了该课程设计的研究背景及意义及其理论依据和实验基础、课题的难点、重点、核心问题及方向。
第二章重点讲述了原码一位乘法实现浮点乘法器设计的原理、操作流程及课程设计实验数据和结果关键词：浮点乘法器、原码一位乘法、阶码、尾数目录第1章课题背景 (3)1.1研究背景 (3)1.1.1国内外的研究现状 (3)1.1.2理论依据和实验基础 (4)1.2课题的难点、重点、核心问题及方向 (4)1.3研究目的和意义 (5)第2章课题的需求分析 (6)2.1 课题对应软硬件系统的性能 (6)2.2业务流程 (6)2.3其他需求 (7)第3章课题的设计与实现 (8)3.1课程设计的理论基础 (8)3.2开发工具简介 (8)3.2.1硬件部分 (8)3.2.2软件部分 (8)3.3课程设计的框架和流程图 (8)3.4课程设计的实现 (10)3.4.1创建工程 (10)3.4.2设计输入 (10)3.4.3约束（引脚绑定） (12)3.4.4综合 (12)3.4.5实现 (12)3.4.6 下载 (14)3. 4.7开始测试 (14)3.5结论 (16)第4章结束语 (17)第1章课题背景1.1研究背景1.1.1国内外的研究现状今日由于科技的突飞猛进，使得在一个小小的晶片上，能够容纳上百万的电晶体。
32位浮点乘法器的设计与仿真代码
32位浮点乘法器的设计与仿真代码一、引言随着计算机科学和技术的不断发展，浮点乘法器在科学计算、图像处理、人工智能等领域中扮演着重要的角色。
本文将详细讨论32位浮点乘法器的设计与仿真代码，并深入探讨其原理和实现方法。
二、浮点数表示在开始设计32位浮点乘法器之前，我们首先需要了解浮点数的表示方法。
浮点数由符号位、阶码和尾数组成，其中符号位表示数的正负，阶码确定数的大小范围，尾数表示数的精度。
三、浮点乘法器的原理浮点乘法器的原理基于乘法运算的基本原理，即将两个数的尾数相乘，并将阶码相加得到结果的阶码。
同时需要考虑符号位的处理和对阶的操作。
下面是32位浮点乘法器的基本原理：1.获取输入的两个浮点数A和B，分别提取出符号位、阶码和尾数。
2.将A和B的尾数相乘，得到乘积P。
3.将A和B的阶码相加，得到结果的阶码。
4.对乘积P进行规格化，即将小数点左移或右移，使其满足规定的位数。
5.对结果的阶码进行溢出判断，若溢出则进行相应的处理。
6.将符号位与结果的阶码和尾数合并，得到最终的浮点乘积。
四、浮点乘法器的设计根据浮点乘法器的原理，我们可以开始进行浮点乘法器的设计。
设计的关键是确定乘法器中各个部件的功能和连接方式。
下面是浮点乘法器的设计要点：1.输入模块：负责接收用户输入的两个浮点数，并提取出符号位、阶码和尾数。
2.乘法模块：负责将两个浮点数的尾数相乘，得到乘积P。
3.加法模块：负责将两个浮点数的阶码相加，得到结果的阶码。
4.规格化模块：负责对乘积P进行规格化操作，使其满足规定的位数。
5.溢出判断模块：负责判断结果的阶码是否溢出，并进行相应的处理。
6.输出模块：负责将符号位、阶码和尾数合并，得到最终的浮点乘积。
五、浮点乘法器的仿真代码为了验证浮点乘法器的设计是否正确，我们需要进行仿真测试。
下面是一段简单的浮点乘法器的仿真代码：module floating_point_multiplier(input wire [31:0] a,input wire [31:0] b,output wire [31:0] result);wire [31:0] mantissa;wire [7:0] exponent;wire sign;// 提取符号位assign sign = a[31] ^ b[31];// 提取阶码assign exponent = a[30:23] + b[30:23];// 尾数相乘assign mantissa = a[22:0] * b[22:0];// 规格化assign {result[30:23], result[22:0]} = {exponent, mantissa};// 处理溢出always @(*)beginif (exponent > 255)result = 32'b0; // 结果溢出为0else if (exponent < 0)result = 32'b0; // 结果溢出为0elseresult[31] = sign;endendmodule六、浮点乘法器的应用浮点乘法器在科学计算、图像处理、人工智能等领域中有着广泛的应用。
一种具有融合精度转换功能的浮点乘加单元及其应用方法
一种具有融合精度转换功能的浮点乘加单元及其应用方法一种具有融合精度转换功能的浮点乘加单元的实现方法如下：
1. 首先，设计一个浮点乘法器，用于执行浮点数的乘法运算。
这个乘法器可以支持多种精度，例如单精度（32位）和双精度（64位）。
2. 然后，设计一个浮点加法器，用于执行浮点数的加法运算。
这个加法器也可以支持多种精度。
3. 接下来，设计一个精度转换器，用于将高精度浮点数转换为低精度浮点数。
这个转换器可以通过舍入、截断或者其他方式实现。
4. 最后，将乘法器、加法器和精度转换器组合在一起，实现一个融合精度转换功能的浮点乘加单元。
该单元接受两个浮点数作为输入，并执行乘法和加法运算，然后将结果转换为指定精度的浮点数输出。
应用方法可以根据具体需求选择不同的精度转换方式。
例如，如果需要高精度结果，可以将输入浮点数转换为高精度（如双精度）进行乘法和加法运算，然后再将结果转换为指定精度（如单精度）输出。
如果希望提高运算速度或减少资源占用，可以直接在低精度（如单精度）下执行乘法和加法运算，并将结果转换为指定精度输出。
基于改进4-2压缩结构的32位浮点乘法器设计
基于改进4-2压缩结构的32位浮点乘法器设计
基于改进4-2压缩结构的32位浮点乘法器设计
邵磊;李昆;张树丹;于宗光;徐睿
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(023)009
【摘要】本文介绍一种用于高性能DSP的32位浮点乘法器设计,通过采用改进Booth编码的树状4-2压缩器结构,提高了速度,降低了功耗,该乘法器结构规则且适合于VLSI实现,单个周期内完成一次24位整数乘或者32位浮点乘.整个设计采用Verilog HDL语言结构级描述,用0.25um单元库进行逻辑综合.完成一次乘法运算时间为24.30ns.
【总页数】3页(224-225,199)
【关键词】乘法器;4-2压缩器;浮点
【作者】邵磊;李昆;张树丹;于宗光;徐睿
【作者单位】214036,江苏无锡,江南大学信息工程学院;214036,江苏无锡,江南大学信息工程学院;214035,江苏无锡,中国电子集团第58研究所;214035,江苏无锡,中国电子集团第58研究所;214035,江苏无锡,中国电子集团第58研究所【正文语种】中文
【中图分类】TP332.2
【相关文献】
1.基于改进4—2压缩结构的32位浮点乘法器设计[J], 邵磊; 李昆; 张树丹; 于宗光; 徐睿
2.基于改进型选择进位加法器的32位浮点乘法器设计 [J], 刘容; 赵洪深; 李晓今。
booth算法浮点乘法器
booth算法浮点乘法器（原创版）目录1.Booth 算法简介2.Booth 算法的原理3.Booth 算法的实现4.Booth 算法的应用5.Booth 算法的优缺点正文1.Booth 算法简介Booth 算法是一种用于计算机中浮点数乘法的算法，它可以提高计算机中浮点数乘法的运算速度。
在计算机科学中，浮点数乘法是一个非常重要的运算，因为许多科学计算和工程应用都需要进行大量的浮点数乘法运算。
2.Booth 算法的原理Booth 算法的原理是减少乘法过程中所需的乘法次数。
在传统的浮点数乘法中，我们需要进行多次乘法运算才能得到最终的结果。
而 Booth 算法通过观察两个数的小数点位置，可以减少乘法次数，从而提高运算速度。
3.Booth 算法的实现Booth 算法的实现过程可以分为以下几个步骤：(1) 观察两个数的小数点位置，确定它们的乘积的小数点位置。
(2) 根据小数点位置，将两个数分成整数部分和小数部分。
(3) 对整数部分进行乘法运算，得到一个中间结果。
(4) 对小数部分进行乘法运算，得到最终的结果。
4.Booth 算法的应用Booth 算法广泛应用于计算机科学中，它可以提高计算机中浮点数乘法的运算速度。
Booth 算法不仅可以用于普通的浮点数乘法，还可以用于大量的并行计算中，进一步提高运算速度。
5.Booth 算法的优缺点Booth 算法的优点是可以减少乘法次数，提高运算速度。
与传统的浮点数乘法相比，Booth 算法可以大大提高运算速度，特别是在大规模数据处理中。
Booth 算法的缺点是它的实现过程比较复杂，需要进行多次条件判断和指针操作。
补码一位乘法浮点运算器--课程设计报告
目录
第一章引言 .................................................................. 4 1.1 课题背景............................................................................................................................ 4 1.1.1 应用领域................................................................................................................ 4 1.1.2 国内外研究现状 .................................................................................................... 4 1.2 课题意义及价值................................................................................................................ 5 1.3 理论依据........................................................................................................................... 5 1.3.1 浮点运算原理 ...........................................................................
verilog float乘法器
verilog float乘法器
Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字电路。
在Verilog 中实现浮点乘法器需要考虑多个方面。
首先，我们需要考虑浮点数的表示方式。
通常，浮点数由符号位、尾数和指数组成。
在Verilog中，我们可以使用模块来表示这些部分，并通过参数化来实现不同精度的浮点数。
其次，我们需要实现乘法操作。
乘法操作可以通过乘法器模块来实现，这个模块可以接受两个浮点数作为输入，并输出它们的乘积。
在乘法器模块中，我们需要考虑尾数的乘法、指数的相加以及符号位的处理。
另外，我们还需要考虑浮点数乘法的特殊情况，比如乘法中可能出现的溢出、下溢以及舍入等情况。
在Verilog中，我们可以使用条件语句来处理这些特殊情况，确保浮点数乘法的准确性和稳定性。
最后，我们需要进行仿真和验证。
在Verilog中，我们可以使用仿真工具来验证实现的浮点乘法器模块，确保其在各种情况下都
能正确工作。
总的来说，实现浮点乘法器需要考虑浮点数的表示方式、乘法操作的实现、特殊情况的处理以及仿真验证等多个方面。
通过合理的模块设计和参数化，可以在Verilog中实现高效、稳定的浮点乘法器。
IEEE754标准的32位低功耗浮点乘法器设计
西安邮电大学毕业设计（论文）题目：32位低功耗浮点乘法器设计学院：电子工程学院专业：集成电路设计与集成设计班级：电路1303学生姓名：白进宝学号：05136073导师姓名：邢立冬职称：高级工程师起止时间：2017年3月6日至2017年6月11日毕业设计（论文）声明书本人所提交的毕业论文《32位低功耗浮点乘法器设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。
本人完全理解《西安邮电大学本科毕业设计（论文）管理办法》的各项规定并自愿遵守。
本人深知本声明书的法律责任，违规后果由本人承担。
论文作者签名：日期：年月日西安邮电大学本科毕业设计(论文)选题审批表西安邮电大学本科毕业设计（论文）开题报告西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评定表摘要乘法器是高性能数字信号处理芯片的关键部件，也是实时、高速数字信号处理器的核心。
乘法单元具有面积大、延时长、结构复杂的特点，如何设计出高速、低功耗、结构简单的乘法单元是近些年来的一大难题。
本文比较各种乘法器设计的算法与结构，分析它们的面积、速度与功耗。
最终找出最优的设计方案，完成32位浮点乘法器的电路设计。
本文首先介绍IEEE-754浮点数标准和浮点操作，对IEEE-754浮点运算标准的浮点表示格式、精度、范围、规格化进行分析，并对决定乘法器性能的实现算法与实现结构进行深入研究。
其中实现浮点乘法的重点是实现整数的乘法。
其主要实现途径有移位相加结构和华莱士树型结构。
移位相加乘法结构简单，但是延时较长；华莱士树型乘法延时较短，但是结构比较复杂。
为了进一步提高运算速度，将乘法器改为流水线结构，达到时间上的并行。
最后应用低功耗设计方法对电路进行优化设计以降低系统功耗。
关键词：IEEE-754；乘法器；移位相加；华莱士树；流水线；低功耗ABSTRACTMultiplier is the key component of high performance digital signal processing chip, and also the core of real-time and high-speed digital signal processor. The multiplication unit has the characteristics of large area, long delay and complex structure. How to design a multiplication unit with high speed, low power consumption and simple structure is a difficult problem in recent years.In this paper, the algorithms and structures of various multipliers are compared, and their area, speed and power consumption are analyzed. Finally, the optimal design scheme is found, and the circuit design of 32 bit floating point multiplier is completed.This paper first introduces the IEEE-754 floating point standard and floating point operations on floating-point IEEE-754 floating-point standard expression analysis format, accuracy, scope, standard, and implementation of the decision performance of multiplier algorithm in-depth research and implementation of structure. Among them, the key point of floating point multiplication is to achieve the multiplication of integers. The main implementation methods include shift adding structure and Wallace tree structure. The shift addition and multiplication structure is simple, but the time delay is long; the Wallace tree type multiplication delay is shorter, but the structure is complex. In order to further improve the speed of operation, the multiplier is changed into pipelined structure to achieve parallel time. Finally, the low power design method is applied to optimize the circuit to reduce system power consumption.Key words: IEEE-754；Multiplier；Shift addition；Wallace tree；Assembly line；low power consumption目录第一章绪论 (1)1.1 研究意义 (1)1.2 研究的主要内容 (1)1.3 论文结构安排 (1)第二章设计原理概述 (3)2.1 浮点数格式 (3)2.2 IEEE-754浮点数标准 (3)2.3 浮点乘法运算原理 (5)第三章浮点乘法器电路设计 (7)3.1 无符号数一位乘法 (7)3.2 超前进位加法器设计 (8)3.3 移位相加乘法结构 (9)3.4 华莱士树结构 (10)3.5 尾数的舍入与规格化 (17)3.6 阶码的处理 (19)3.7 符号位处理 (20)3.8 浮点乘法器总体结构 (20)3.9 流水线结构 (21)3.9.1 流水线技术简介 (21)3.9.2 流水线浮点乘法器设计 (21)3.10 低功耗设计 (22)3.10.1 低功耗设计背景 (22)3.10.2 低功耗设计方法 (22)3.10.3 浮点乘法器的低功耗设计 (24)3.11 本章小结 (25)第四章仿真验证与逻辑综合 (26)4.1 功能仿真 (26)4.1.1 尾数运算功能仿真 (26)4.1.2 浮点乘法器功能仿真 (27)4.1.3 流水线结构浮点乘法器功能仿真 (28)4.2 浮点乘法器逻辑综合 (29)4.3 浮点乘法器时序仿真 (30)4.4 功耗分析 (30)结束语 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)第一章绪论1.1 研究意义进入21世纪以，来大数据、互联网+、人工智能等新兴技术正在逐步进入到我们的生活当中。
10级流水线双精度浮点乘法器的设计
10级流水线双精度浮点乘法器的设计
胡正伟;仲顺安
【期刊名称】《北京理工大学学报》
【年(卷),期】2007(27)4
【摘要】提出了一种基于IEEE754标准的双精度浮点乘法器的流水线设计方法.该方法面向32 bit数据通路的数字信号处理器,每个64 bit双精度浮点操作数划分为2个32 bit数据,采用32 bit×32 bit无符号阵列乘法器实现有效数的相乘,并通过控制部分积与其选择信号在流水线中的同步传递,用1个66 bit加法器实现了4个部分积的相加.采用提出的舍入方法完成了有效数的舍入.整个双精度浮点乘法器的设计分为10级流水线.硬件仿真验证了该方法的正确性和有效性.
【总页数】5页(P349-353)
【关键词】双精度浮点数;乘法器;流水线
【作者】胡正伟;仲顺安
【作者单位】北京理工大学信息科学技术学院电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TP302.2
【相关文献】
1.基于FPGA的实时双精度浮点矩阵乘法器设计 [J], 田翔;周凡;陈耀武;刘莉;陈耀
2.基于FPGA的全流水双精度浮点矩阵乘法器设计 [J], 刘沛华;鲁华祥;龚国良;刘文鹏
3.基于快速舍入的双精度浮点乘法器的设计 [J], 刘鸿瑾;张铁军;侯朝焕
4.基于FPGA的高速双精度浮点乘法器设计 [J], 肖鹏;江先阳;王高峰;汪波;刘世培
5.一种双精度浮点乘法器的设计 [J], 何晶;韩月秋
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浮点加法器和乘法器单元的设计及验证
摘要浮点数能够表示高精度和超级大的数值。
因此，在今世的微处置器设计中，通常利用专用部件来完成浮点计算。
浮点单元FPU(Floating Point Unit)成为图形加速器、DSPs和高性能运算机的大体部件。
以往，芯片面积的大小限制了浮点单元的复杂性，可是随着集成电路工艺的不断进展，特点尺寸的不断缩小和芯片面积的不断增大，这就为浮点处置单元的设计实现提供了设计基础。
浮点运算器（英文：floating point unit，简称FPU）是运算机系统的一部份，它是专门用来进行浮点数运算的。
典型的运算有加减乘除和开方。
很多应用程序，比如科学计算程序、三维图形应用、数字信号处置、和系统性能评测程序等等，都是属于浮点计算密集型的应用程序。
这些程序的运行性能都不约而同的受到浮点运算的性能阻碍。
当CPU执行一个需要浮点数运算的程序时，有三种方式能够执行：软件仿真器（浮点运算函数库）、附加浮点运算器和集成浮点运算器。
多数此刻的运算机有集成的浮点运算器硬件。
因此，作为一个微电子专业的学生，了解和把握浮点运算器的大体原理是十分必要的。
本文从延迟、面积、结构设计的复杂性等方面研究了浮点乘法部件的各个进程。
AbstractA binary floating-point number could represent a number with the high precision as well as the large value．So，some special logic units were used to process floating·point op—erations in the contemporary microprocessor design．An FPU fFloating-Point Unit)is the principal component in graphics accelerators，DSPs(Digital Signal Processor)andA floating point unit (FPU) is a part of a computer system specially designed to carry out operations on floating point numbers. Typical operations are addition, subtraction, multiplication, division, and square root. High performance computer systems．The area of chips formerly limited the complexity of FPU．however,as the continuous development of semiconductor technology,the de—crease of feature size and the increase of chip area ，all the changes cited above have provided a firm basis for the design and implementation of FPU．many application programs，such as scientific ,3D graphic program，digital signal processing，and system performance evaluating program etc．，belong to floating—point computation-intensive applications．It is no double that the operational performance of these programs Was influenced by the performance of FPU．When a CPU is executing a program that calls for a floating-point operation, there are 3 ways to carry it out : a floating point unit emulator (a floating-point library), add-on FPU and integrated FPU.Most modern computers have integrated FPU ,it is necessary to learn and understand how FPU work to a student of micelectronic.目录.No table of contents entries found.前言随着微电子技术的不断进步、运算机技术的不断进展，集成电路经历了从小规模、中规模再到大规模的进展历程，而目前已经进入了超大规模集成电路(VLSI)和甚大规模集成电路(ULSI)的时期。
单精度浮点乘法器
EDA/SOPC课程设计报告题目：单精度浮点乘法器姓名：张恺学号：120260230同组人：刘龙指导教师：王晨旭成绩：目录目录 (II)第1章课程设计的要求 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的条件 (1)1.3 课程设计的要求 (1)第2章课程设计的内容 (2)2.1 设计思路 (2)2.1.1 符合IEEE-754标准的单精度浮点乘法器规格 (2)2.1.2 操作数类型 (2)2.1.3 运算规则 (3)2.1.4 逻辑门级框图 (3)2.2 软件流程图 (4)2.3 HDL代码阐述 (6)2.4 Modelsim验证 (10)2.4.1 验证代码 (10)2.4.2 验证波形 (12)2.5 硬件调试 (12)2.5.1 基本说明 (12)2.5.2 具体操作 (13)2.6 虚拟机下的DC综合 (17)2.7 虚拟机下的SDF反标仿真 (19)第3章课程设计的心得 (20)第1章课程设计的要求1.1 课程设计的目的●通过课堂所讲授的内容以及私下查阅资料，自主完成课程设计的题目，提高编程能力，培养用计算机解决实际问题的能力，积累调试程序的经验，更好的消化老师课堂所讲授的内容，对Verilog这种语言也有了更深的了解；●掌握较大工程的基本开发技能；●培养综合运用Modelsim，ISE，Debussy工具进行硬件开发的能力；●培养数字系统设计的基本能力；●通过课设积累起的编程以及硬件的能力对于今后的考研抑或是找工作都有非常实际性的效果；1.2 课程设计的条件●设计条件1：gVim编辑器以及Mentor公司开发的FPGA仿真软件Modelsim；●设计条件2：Xilinx公司开发的硬件设计工具ISE以及Xilinx公司的开发板；●设计条件3：虚拟机环境下的Linux系统具有的Design Compiler工具；●设计条件4：虚拟机环境下的Linux系统具有的SDF工具以及Debussy工具；1.3 课程设计的要求●设计要求1：能够在Modelsim工具下正确的完成程序的编译以及成功的实现波形的仿真；●设计要求2：能够在ISE工具下正确的完成程序的综合以及合理的绑定管脚并成功的将程序下载到开发板里，在开发板中实现程序的功能；●设计要求3：能够在虚拟机的Linux系统下采用Design Compiler完成逻辑综合，并且评估其时序面积；●设计要求4：能够在虚拟机的Linux系统下完成SDF反标仿真；第2章课程设计的内容2.1 设计思路对于单精度浮点乘法器这一课程题目，重点在于正确理解IEEE-754标准，设计出符合IEEE-754标准的单精度浮点乘法器。
基于IEEE754浮点乘法器设计程序--verilog
上溢、下溢与除以零等异常情况在大多数系统中是经常发生的。
以双精度浮点数为例，如果只考虑格式化数，则它的溢出有四种情况：（1）正数大于(1-532-)×21024的情况为正上溢；（2）正数小于0.5×21023的；（3）负数小于-(1-253-)×21024的情况为负上溢； （4）负数大于0.5×21023-的情况为负下溢。
在浮点运算过程中一个很重要的步骤是舍入。
舍入的目的是使得有效数据的位数保持在固定位数范围内。
IEEE754标准规定了四种舍入模式：（1）就近舍入(偶数)：目标是使舍入结果尽可能接近实际值。
最大误差为±21LSB(Least Significant Bit)。
（2）零舍入RZ ：通过截断实际值的多余位来实现。
最大误差为土LSB 。
（3）+∞舍入：结果向正无穷大方向舍入。
所有值被舍入到下一个可能值，负数的舍入结果将截去多余位，正数的舍入结果为下一个较大的有效值。
（4）-∞舍入：结果向负无穷大方向舍入。
负数的舍入结果将为下一个较小的有效值，正数的舍入结果将截去多余位。
下表给出了不同的舍入方法下的舍入结果，以8位值舍入为4位值为例。
不同舍入方法的舍入值数值 就近舍入 零舍入 +∞舍入 -∞舍入 .01101001 .0111 .0110 .0111 .0110 -.01101001 -.0111 -.0110 -.0110 -.0111 .10000111 .1000 .1000 .1001 .1000 -10000111 -.1000 -.1000 -.1000 -.1001 .10000000 .1000.1000.1000.1000浮点运算单元源代码：module alu(flout_a,flout_b,clk,en,rst,flout_c,yichu); //浮点运算单元模块 input[31:0] flout_a; //输入的被乘数 input[31:0] flout_b; //输入的乘数 input clk; //时钟信号 input en; //使能信号 input rst; //复位信号 output[31:0] flout_c; //输出运算结果 output[1:0] yichu; //输出溢出标志 reg[31:0] flout_c; reg[1:0] yichu; reg[1:0] overflow; reg s3;reg s1,s2; //符号reg[7:0] exp1,exp2,exp3; //阶码reg[22:0] man1,man2,man3; //尾数reg n;reg[7:0] temp1;reg[7:0] temp2;reg[8:0] temp3;reg[23:0] temp;reg[45:0] comeout;reg[23:0] all; //小数部分reg[1:0] zheng; //整数部分always@(posedge clk) //提取flout_a的符号,阶码,尾数beginif(!rst)begins1<=1'b0;exp1<=8'b00000000;man1<=23'b0;endelse if(en)begins1<=flout_a[31];exp1<=flout_a[30:23];man1<=flout_a[22:0];endendalways @(posedge clk) //提取flout_b的符号,阶码,尾数beginif(!rst)begins2<=1'b0;exp2<=8'b00000000;man2<=23'b0;endelse if(en)begins2<=flout_b[31];exp2<=flout_b[30:23];man2<=flout_b[22:0];endendalways@(posedge clk) //尾数相乘beginif(man1==23'b0000000000_0000000000000)beginman3=man1;n=1'b0;endelse if(man2==23'b0000000000_0000000000000)beginman3=man2;n=1'b0;end //处理特殊值elsebegincomeout=man1*man2;temp=man1+man2; //1.m*1.n=1+(0.m+0.n)+(0.m*0.n) all=temp[22:0]+comeout[45:23];zheng=1'b1+temp[23];zheng=zheng+all[23]; //整数if(zheng[1]==1) //整数小于4而大于1beginn=1'b1; //左归阶码应加1if(zheng[0]==1)man3[22:0]={2'b1,all[22:1]}; //零舍入elseman3[22:0]={2'b0,all[22:1]};endelsebeginn=1'b0;man3=all[22:0];endendendalways@(posedge clk) //阶码相加beginif(exp1[7]==1)temp1={1'b0,exp1[6:0]};else temp1={1'b1,exp1[6:0]};if(exp2[7]==1)temp2={1'b0,exp2[6:0]};else temp2={1'b1,exp2[6:0]}; //把阶码的移码形式变为补码形式temp3=temp1+temp2;temp3=temp3+n;if(temp3[8:7]==2'b01)overflow=2'b01; //阶码上溢elsebeginif(temp3[8:7]==2'b10)overflow=2'b10; //阶码下溢else overflow=2'b00;endcase(temp3[8:7])2'b00:exp3={1'b1,temp3[6:0]};2'b01:exp3=temp3[7:0];2'b11:exp3={1'b0,temp3[6:0]};2'b10:exp3=temp3[7:0];endcaseendalways@(posedge clk) //输出结果begins3=s1^s2;yichu= overflow;if(man3==0)beginflout_c=32'b0;yichu=2’b00;endelse flout_c={s3,exp3[7:0],man3[22:0]};endendmodule。
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EDA课程设计
课设名称：浮点乘法器
课设日期： 2014.6.23——7.xx 姓名：朱鹏勇
学号： 110250425
哈尔滨工业大学（威海）
信电学院电子信息工程
2014.6
一.所用软件与硬件介绍
1.1 软件介绍
QuartusII是Alter提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最大的可编程逻辑器件供应商之一。
Quartus II在21世纪初推出时，是Altera前一代FPGA/CPLD集成开发环境MAX+plus II的更新换代产品，其界面友好，使用便捷。
Altera的Quartus II提供了完整的多平台设计环境，能满足各种特定设计的需要，也是单芯片可编程系统（SOPC）设计的综合性环境和SOPC开发的基本设计工具。
1.2 硬件介绍
EDA试验箱
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
具有如下特点：
一、采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。
二、FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
三、FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。
四、FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。
二。
系统设计
2.1设计思想
2.1.1课题背景
随着计算机和信息技术的快速发展, 人们对微处理器的性能要求越来越高。
运算器是数字信号处理过程中的重要基本组成部分,绝大多数FPGA都使用定点数据格式进行运算处理,对高精度、数据范围较大的运算无能为力,而浮点数比定点数的表述范围宽,有效精度高,更适合科学计算与工程计算,因此需要设计一种高速的浮点运算单元
2.1.2 设计目的
1、弄清浮点乘法器运算规则
2、设计标准的浮点IEEE574乘法器。
3、实现浮点乘法功能。
2.2工作原理及系统框图
1.浮点格式简介
常用的浮点格式为IEEE 754标准。
该标准定义
了单精度浮点数、双精度浮点数和扩展双精度浮点数
3种格式,单精度为32位,双精度为64位,扩展双精
度为80位以上,位数越多则精度越高,表示范围也越
大。
在通常的数字信号处理应用中,单精度浮点数即可满足处理精度要求。
单精度浮点数如图所示。
S E M
313023220符号位阶码尾数
S 为符号位, S 为1时表示负数, S 为0时表示正数; E 为指数,取值范围为[ 1, 254 ] , 0和255表示特殊值;M 有23位,再加上小数点左边一位隐含的1总共24位构成尾数部分。
由它表示的浮点数的值X 可以表示为:
127-2
.11-x E S M ⨯⨯=）（）（
流程图为：
乘法器运算操作分4 步进行：
(1) 确定结果的符号, 对A 和B 的符号位做异或操作。
(2) 计算阶码, 两数相乘, 结果的阶码是两数的阶码相加, 由
于A 和B 都是偏移码, 因此需要从中减去偏移码值127, 得到A 和B 的实际阶码, 然后相加, 得到的是结果的阶码, 再把他加上127, 变成偏移码。
(3) 尾数相乘,A 和B 的实际尾数分别为24 位数, 即11M a 和11M b, 最高位1 是隐藏位, 浮点数据格式只显示后23 位, 所以尾数相乘结果应为一个48 位的数据。
(4) 尾数规格化, 需要把尾数相乘的48 位结果数据变成24 位的数据, 分3 步进行:
①如果乘积的整数位为01, 则尾数已经是规格化了;如果乘积的整数位为10, 11, 则需要把尾数右移1 位, 同时把结果阶码加1。
②对尾数进行舍入操作, 使尾数为24 位, 包括整数
的隐藏位。
③把结果数据处理为32 位符合IEEE 浮点数标准的结果。
包括
1 位符号位, 8 位结果阶码位, 结果23 尾数位。
2.3子模块输入输出和功能
2.3.1单精度浮点乘法器模块设计
1.sign（符号计算）模块
sign模块对被乘数的符号位signa和乘数的符号位signb作异或运算，得到乘积的符号位signr。
2.mult_24bit（尾数计算）模块
mult_24bit模块为24位定点乘法器，用于对被乘数的尾数位
manta和乘数的尾数位mantb进行乘法运算
3.nan_zero_inf（特殊值）模块
nan_zero_inf模块根据运算规则，通过被乘数和乘数判断积是否为NaN、无穷大或零值等特殊值。
若为NaN和零值，则直接由nan 和zero端口输出标识信号；若为无穷大，则发送信号至exponent 模块，通过exponent模块输出overflow信号。
4.exponent（指数位计算）模块
exponent模块用于计算浮点数乘法的指数位，并判断运算结果是否溢出。
首先由nan_zero_inf模块的输出信号判断运算结果是否为特殊值，若为特殊值则按特殊值的规则输出相应的指数位。
若运算结果不为特殊值，则由被乘数和乘数的指数位expa和expb计算积的粗略指数位，并根据mult_24bit模块的运算结果判断是否需要对指数位作加1的修正处理。
最后，根据修正后的指数位判断运算结果是否上溢出或下溢出。
5.mantissa（规格化）模块
mantissa模块用于对乘积的尾数部分进行规格化处理。
首先由nan_zero_inf模块的输出信号判断运算结果是否为特殊值，若为特殊值则按特殊值的规则输出相应的尾数位。
若运算结果不是特殊值，则由mult_24bit模块运算结果的最高位判断是否需要将尾数位右移1位。
最后，对尾数位进行舍入（保留24位），并省略整数部分的1后输出。
6.数据输入模块
设置几个键来控制输入两个乘数
7.数据显示模块
用数码管显示所输入的数据和输出的结果。