X-DSP是一款我國自主研發(fā)的64位數(shù)據(jù)位寬的多核通用數(shù)字信號處理器,廣泛應用于高性能計算、圖像和視頻的處理等領域,但其浮點基本函數(shù)運算單元的發(fā)展相對緩慢,仍然有很高的提升空間。論文依托X-DSP項目,旨在改進其內(nèi)核運算部件中的浮點運算單元。主要工作包括:1.完成了基于Chebyshev插值多項式算法逼近單精度浮點初等函數(shù)設計�；贑hebyshev插值多項式算法,通過分析各單精度浮點函數(shù)分段多項式逼近的參數(shù),包括多項式項數(shù)和檢索位寬,確定了以三次四項多項式分段逼近各浮點初等函數(shù)。整體結構共分三大模塊:預處理模塊、多項式計算、后處理模塊。通過設計其中的關鍵模塊如基4booth算法乘法器、數(shù)前導0模塊、4-2加法器、基于CSD算法的/2?常系數(shù)乘法器,完成整體硬件結構設計。2.完成了SIMD結構的半精度浮點初等函數(shù)計算模塊設計。在Chebyshev插值多項式算法計算單精度浮點函數(shù)基礎上,通過分析各半精度浮點函數(shù)分段多項式逼近的參數(shù),確定了以二次三項多項式分段逼近各半精度浮點初等函數(shù)并實現(xiàn)其整體硬件結構。通過合理的分配使用乘法器,合理設計數(shù)前導0模塊和4-2加法器模塊,實現(xiàn)了SIMD結構的... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 浮點初等函數(shù)計算的背景
        1.1.1 浮點初等函數(shù)計算的意義
        1.1.2 課題來源
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的創(chuàng)新點
    1.4 論文的組織結構
第二章 分段多項式逼近初等函數(shù)算法及分析
    2.1 浮點數(shù)據(jù)格式
        2.1.1 浮點數(shù)據(jù)表示原理
        2.1.2 各精度浮點數(shù)據(jù)格式劃分
    2.2 分段多項式逼近初等函數(shù)算法
        2.2.1 基于Chebyshev算法的分段多項式逼近初等函數(shù)算法
        2.2.2 多項式逼近各精度浮點初等函數(shù)比較
    2.3 多級查找與Taylor結合的對數(shù)函數(shù)算法
        2.3.1 多項式逼近對數(shù)函數(shù)精度分析
        2.3.2 多級查找與Taylor結合算法
    2.4 本章小結
第三章 X-DSP分段多項式逼近浮點初等函數(shù)的設計與實現(xiàn)
    3.1 多項式逼近單精度初等函數(shù)設計
        3.1.1 整體硬件結構
        3.1.2 多項式逼近單精度浮點函數(shù)算法參數(shù)分析
        3.1.3 初等函數(shù)預處理
        3.1.4 單精度浮點函數(shù)多項式計算模塊
        3.1.5 初等函數(shù)后處理
        3.1.6 對數(shù)函數(shù)通路設計
        3.1.7 單精度浮點函數(shù)硬件結構
    3.2 多項式逼近半精度浮點函數(shù)硬件設計
        3.2.1 半精度浮點函數(shù)通路參數(shù)分析
        3.2.2 半精度浮點函數(shù)多項式計算模塊
        3.2.3 SIMD結構半精度浮點初等函數(shù)硬件結構
        3.2.4 兩種精度的浮點函數(shù)硬件復用
    3.3 關鍵模塊的設計與實現(xiàn)
        3.3.1 32位定點帶符號乘法器的設計
        3.3.2 4-2加法器的設計
        3.3.3 2/π常系數(shù)乘法器的設計
        3.3.4 數(shù)前導0模塊設計
    3.4 本章小結
第四章 X-DSP初等函數(shù)計算引擎設計的驗證與綜合
    4.1 單精度浮點函數(shù)計算精度分析與性能分析
        4.1.1 單精度浮點函數(shù)計算驗證結果
        4.1.2 單精度浮點函數(shù)模塊綜合結果
    4.2 SIMD結構半精度浮點初等函數(shù)計算模塊性能分析
        4.2.1 半精度浮點初等函數(shù)計算驗證結果
        4.2.2 SIMD結構半精度浮點函數(shù)模塊模塊綜合結果
    4.3 對數(shù)函數(shù)經(jīng)過特殊處理后的精度驗證
    4.4 使用spyglass軟件進行整體硬件模塊的功耗分析
    4.5 本章小結
第五章 結論
    5.1 論文工作總結
    5.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于CORDIC的浮點超越函數(shù)設計與實現(xiàn)[J]. 宋晨陽,李濤,牛志璐,李卯良.  信息技術. 2017(09)
[2]分段三次多項式逼近初等函數(shù)的硬件實現(xiàn)[J]. 曹廣界,杜慧敏,王鵬超,杜琴琴,丁家隆.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2016(01)
[3]超越函數(shù)FPGA計算的最佳等距分段線性逼近方法[J]. 王少軍,張啟榮,彭宇,彭喜元.  儀器儀表學報. 2014(06)
[4]基于修正BOOTH編碼的32×32位乘法器[J]. 崔曉平.  電子測量技術. 2007(01)

碩士論文
[1]FT-XDSP高性能64位定點SIMD乘加部件的設計與實現(xiàn)[D]. 成興華.國防科學技術大學 2013
[2]高性能64位并行整數(shù)乘法器全定制設計與實現(xiàn)[D]. 董蘭飛.國防科學技術大學 2006



本文編號：3258204