基于FPGA的单精度浮点数乘法器设计

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Ｋ ｙ ｗｏｒｓ：ｍｏ ｉ ｅ ｒｄ ｎ ａ ｔＢｏ ｔ３ ｗｉ ｉｓ；ｅ ｐｒｇ Ｗａｌｃ ｔ ｅ； ｉｇｅ ｐｅ ｉｉｎ ｆ ａｉｇ ｐ ｉｔｍｕｔ ｌ ｒ Ｆ ＧＡ ｅ ｄ ｄｆ ｄ ｅ ｕ ｄ ｎ ｏｈ ｔ ｂａ ｌａ ｆｏ ｌ ｅ ｒ ｓｎ ｌ ｒｃｓ ｏ ｔ — ｏｎ ｌｐｉ ； Ｐ ｉ ｈ ａ ｅ ｏ ｌ ｎ ｉ ｅ
ＩＥ ５ Ｅ Ｅ ７ ４标 准 单 精 度 浮 点 数 如 图 １ 分 为 符 号 位 ，
Ｂ ｏｈ ｏｔ３算 法 和 跳 跃 式 Ｗａｌｃ ｌ ｅ树 型 结 构 ， 提 出 对 Ｗａｌｃ ａ 并 ｌ ｅ树 产 生 的 ２个 伪 和 采 用 部 分 相 加 的 方 式 ， ａ 提 高 了乘 法 器 的 运 算 速 度 ； 入 对 特 殊 值 的 处 理 模 块 ， 善 了 乘 法 器 的 功 能 。 本 设 计 在 Ａｔｒ Ｅ 加 完 ｌ ａＤ ２开 发 ｅ
Ｄ ２上 进 行 了验 证 。乘 法 器 在 ５个 时 钟 周 期 内 完 成 了 乘 Ｅ 法 运 算 ， Ｃ ｃｏ ｅ Ｉ Ｅ ２ ３ Ｆ ７ Ｃ 在 ｙｌｎ Ｉ Ｐ Ｃ ５ ６ ２ ６器 件 上 的 最 高 工 作
频 率 达 到 ２ ２ １ ｚ １ ．３ＭＨ 。
１单 精 度 浮 点 数 及 运 算 规 则
王
中 大 生 子 计 章 赛 ０ 国 学 电 设 文 竞 ２０ １
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的单精度浮点数乘 法器设计
旷 捷 ， 雪 莹 ， 俊 淇 ， 启 俊 ， 胜 毛 彭 黄 常 （ 汉 大 学 物理 科 学 与技 术 学 院 ， 北 武 汉 ４０７ ） 武 湖 ３ ０ ２
摘 要 ： 设 计 了 一 个 基 于 Ｆ Ｇ 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 ＰＡ
数 字 信 号 处 理 领 域 对 数 据 精 确 性 和 处 理 实 时 性 要 求 的 日益 提 高 ，传 统 的 Ｄ Ｐ实 现 方 案 由 于 ＤＳ 串 行 执 Ｓ Ｐ
行 指 令 的 工 作 方 式 ，在 速 度 上 已 难 以 满 足 应 用 要 求 ， 而 利 用 具 有 并 行 处 理 结 构 的 Ｆ Ｇ 实 现 浮 点 运 算 已 成 为 Ｐ Ａ 数 字信 号处理 技术 发展 的趋势 。 作 为 最 常 用 的 基 本 运 算 之 一 ， 点 乘 法 是 人 们 研 究 浮 的 重 点 。其 算 法 从 基 本 迭 代 和 并 行 相 加 发 展 到 了 Ｂ ｏｈ ｏｔ 算 法 与 Ｗａｌｃ ｌ ｅ树 的 结 合 ｌ 。 但 是 常 用 的 Ｂ ｏ ａ ＪＩ ＇ ｏ ｔ ２算 法 ｈ
板 上 进 行 了验 证 。
关 键 词 ：改进 的 带偏 移 量 的 冗 余 Ｂ ｏ ３算 法 ； 跃 式 Ｗａ ａｅ树 ； 精 度 浮 点数 乘 法 器 ； Ｐ Ａ ｏｔ ｈ 跳 ｌｃ ｌ 单 ＦＧ
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ２ ２ Ｐ ３ ． 文 献 标 识 ｔｏ ｏ ｉ ｌ ｒ ｃ ｓｏ ｌ ａ ｉ ｇ－ｐｏ ｎ ｌｉ ｉ ｒ ｉ ｅ ｎ ａ ｉ ｎ ｆ ｓｎｇｅ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｆｏ ｔｎ ｉ ｔ ｍｕ ｔ ｅ ｐｌ
Ｋ Ａ Ｇ Ｊ ， Ｏ Ｘ ｅ Ｙ ｎ Ｆ ＮＧ Ｊ ｎ Ｑ ， Ａ Ｇ Ｑ ｕ Ｃ Ｎ ｈ ｎ Ｕ Ｎ ｉ ＭＡ ｕ ｉｇ， Ｅ ｕ ｉ ＨＵ Ｎ ｉＪｎ， ＨＡ Ｇ Ｓ ｅ ｇ ｅ
（ ｅ ａ ｍ ｎ ｏ ｈ ｓ ｓ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ，Ｗｕ ａ ｎｖ ｒ ｔ， ｕ ａ ３ ０ ２， ｈｎ ） Ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｆＰ ｙ ｉ ｃ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ｔ ｃ ｅ ｏ ｈ ｎ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｗ ｈ ｎ ４ ０ ７ Ｃ ｉａ ｉ