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1、X-DSP是我校自主研制的面向密集型數(shù)據(jù)計(jì)算的64位高性能通用DSP,采用11發(fā)射的超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)。該DSP內(nèi)核設(shè)有浮點(diǎn)乘加(FMAC)部件,X-DSP的FMAC部件功能強(qiáng)大,其性能指標(biāo)直接決定X-DSP的峰值性能,如何設(shè)計(jì)出功耗低、面積小、性能高的FMAC部件是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。
本文圍繞FMAC的優(yōu)化設(shè)計(jì)和功能驗(yàn)證展開(kāi),主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
(1)根據(jù)算法和性能需求設(shè)計(jì)了通路分離FMAC部件總體結(jié)構(gòu)
2、 該部件能夠支持64位雙精度浮點(diǎn)操作和32位SIMD(Single Instruction Multiple Data)單精度浮點(diǎn)操作,實(shí)現(xiàn)了乘法、加法、融合乘加、點(diǎn)積和復(fù)數(shù)乘法共12條指令。在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)功能需求提出三種FMAC結(jié)構(gòu)(非融合乘加FMAC結(jié)構(gòu)、非分離融合乘加FMAC結(jié)構(gòu)、通路分離FMAC結(jié)構(gòu)),并進(jìn)行了全面的性能和代價(jià)分析,其中非融合乘加FMAC結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)雙精度乘加操作時(shí)延時(shí)較大;非分離融合乘加FMAC結(jié)構(gòu)采用單、雙
3、精度數(shù)據(jù)通路復(fù)用設(shè)計(jì),導(dǎo)致點(diǎn)積和復(fù)數(shù)乘法的算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、計(jì)算延時(shí)長(zhǎng)、硬件開(kāi)銷大。本文針對(duì)以上兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了通路分離FMAC總體結(jié)構(gòu)。
(2)通路分離結(jié)構(gòu)FMAC部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)與指令的數(shù)據(jù)通路復(fù)用設(shè)計(jì)
首先,提出單、雙精度通路分離的FMAC部件結(jié)構(gòu),優(yōu)化關(guān)鍵路徑延時(shí)和減小面積開(kāi)銷,其中雙精度通路采用融合乘加(A*B+C)策略,將對(duì)階移位后的操作數(shù) C作為部分積融合到尾數(shù)乘法部分積壓縮陣列中,縮短雙精度乘加尾數(shù)計(jì)
4、算延時(shí);單精度通路通過(guò)簡(jiǎn)化點(diǎn)積和復(fù)數(shù)乘法操作的算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度以減小面積和優(yōu)化時(shí)序。其次,優(yōu)化乘法器結(jié)構(gòu),采用4個(gè)32*32乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)雙精度和SIMD單精度乘法、融合乘加、點(diǎn)積和復(fù)數(shù)乘法中的尾數(shù)乘法,復(fù)用單、雙精度通路實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)乘法中的實(shí)部運(yùn)算和虛部運(yùn)算。最后,在通路分離FMAC結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,復(fù)用尾數(shù)對(duì)階、尾數(shù)加法和規(guī)格化等邏輯,實(shí)現(xiàn)了5周期雙精度浮點(diǎn)加法和SIMD單精度浮點(diǎn)加法。
(3) FMAC部件的功能驗(yàn)證
根據(jù)F
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