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文檔簡介
1、一直以來,浮點(diǎn)運(yùn)算能力對(duì)于微處理器性能的評(píng)估至關(guān)重要。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,高性能的浮點(diǎn)乘加部件(Multiply-Add-Fused, MAF)和加法器在浮點(diǎn)運(yùn)算單元的設(shè)計(jì)上,有著很高的地位。前導(dǎo)零預(yù)測器(LeadingZero Anticipation, LZA)并行于加法器工作,用于直接計(jì)算出浮點(diǎn)加法結(jié)果中首個(gè)1的位置,并通過前導(dǎo)零檢測器(LeadingZerosDetector, LZD)得到前導(dǎo)零數(shù)目。其對(duì)IEEE-754
2、算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的浮點(diǎn)運(yùn)算的規(guī)格化操作階段進(jìn)行了優(yōu)化,是高性能加法電路和乘加電路中的關(guān)鍵部分。前導(dǎo)零預(yù)測器從預(yù)測結(jié)果的精確度上大致可分為兩種,一種是精確預(yù)測,一種是一位誤差預(yù)測。本文對(duì)前導(dǎo)零預(yù)測的算法與電路實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)兩種不同結(jié)構(gòu)的精確前導(dǎo)零預(yù)測器,并對(duì)三操作數(shù)前導(dǎo)零預(yù)測器進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)。
本研究主要內(nèi)容包括:⑴對(duì)基本的前導(dǎo)零預(yù)測算法進(jìn)行介紹,描述了經(jīng)典的前導(dǎo)零預(yù)測器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了對(duì)加法結(jié)果中首1位置的預(yù)測。并結(jié)合乘加
3、器結(jié)構(gòu),描述了前導(dǎo)零預(yù)測邏輯在傳統(tǒng)乘加器中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。但由于預(yù)測數(shù)位后序列碼型的不同情況,會(huì)導(dǎo)致1位預(yù)測誤差的產(chǎn)生,因此該預(yù)測器為非精確預(yù)測。⑵對(duì)精確前導(dǎo)零預(yù)測的算法進(jìn)行研究,主要探討了并行糾錯(cuò)和基于進(jìn)位信號(hào)糾錯(cuò)兩種前導(dǎo)零糾錯(cuò)算法。并行糾錯(cuò)算法在對(duì)預(yù)測出的首1位置序列進(jìn)行檢測的同時(shí),通過編碼樹電路每兩位檢測得到出錯(cuò)碼型,最終得到糾錯(cuò)信號(hào),對(duì)規(guī)格化數(shù)目進(jìn)行修正?;谶M(jìn)位信號(hào)糾錯(cuò)利用加法器中對(duì)應(yīng)預(yù)測的結(jié)果中首個(gè)1位置的進(jìn)位信號(hào),對(duì)是否出現(xiàn)
4、預(yù)測誤差進(jìn)行判斷。同時(shí),還描述了三操作數(shù)前導(dǎo)零預(yù)測算法。⑶實(shí)現(xiàn)了計(jì)算序列中前導(dǎo)零數(shù)目的前導(dǎo)零檢測器,其主要應(yīng)用于對(duì)首1位置預(yù)測序列的檢測。并分別基于并行糾錯(cuò)前導(dǎo)零算法與進(jìn)位糾錯(cuò)前導(dǎo)零算法,實(shí)現(xiàn)兩種不同結(jié)構(gòu)的精確前導(dǎo)零預(yù)測器電路。對(duì)于并行糾錯(cuò)前導(dǎo)零預(yù)測器結(jié)構(gòu),整個(gè)電路并行于加法器執(zhí)行,減小了電路延遲,提升了電路性能。對(duì)于進(jìn)位糾錯(cuò)的前導(dǎo)零預(yù)測器結(jié)構(gòu),利用加法器中的進(jìn)位信號(hào)使整個(gè)電路邏輯簡單,整體的電路面積較小。之后,根據(jù)三操作數(shù)前導(dǎo)零預(yù)測算
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