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《高精度浮點運算器算法研究及fpga實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、-ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCircuitsandSystemsALGORITHMANDFPGAIMPLEMENTATIONBASEDONPRECISIONFLOATINGPOINTCALCULATORUNITByZhangXuejiaoSupervisor:Prof.WuPinghuiNovember2011------河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文高精度浮點運算器算法研究及FPGA實現(xiàn)摘要浮點運算與FPGA的發(fā)展是目前科技發(fā)展的兩個研究熱點。尤其在要求精度高的應(yīng)用系
2、統(tǒng)中，浮點表述范圍寬、有效精度高等特點成為廣泛發(fā)展的條件；FPGA高速、高集成、低成本、可在線編程等優(yōu)點，使浮點在FPGA的應(yīng)用也成為趨勢。論文重點設(shè)計了單精度浮點基本運算器，并在基本運算器的基礎(chǔ)上完成FFT處理器。論文主要從三個方面展開研究：①介紹了論文使用的IEEE7541985標(biāo)準(zhǔn)的單精度浮點表示、舍入及異常處理，對設(shè)計使用的硬件描述語言VHDL進行介紹，設(shè)計采用IEEE7541985單精度規(guī)格化浮點格式進行計算提高了運算精度，采用VHDL語言使設(shè)計更加簡單化；②分別闡述了浮點運算器加減乘除的算法和流程，根據(jù)基本運算器的運算特點進行設(shè)計。針對浮點數(shù)乘法的運算
3、過程，分別針對符號位、指數(shù)位及尾數(shù)位展開設(shè)計；浮點加法器的處理過程比較復(fù)雜，將浮點運算模塊化，分別完成比較、移位、尾數(shù)運算、前導(dǎo)零檢測及規(guī)格化模塊，經(jīng)仿真驗證了系統(tǒng)的正確性后，生成浮點加法器整體電路原理圖；浮點除法器采用加減邏輯和乘法邏輯完成設(shè)計并進行性能比較。利用QuartusⅡ軟件分別對加減乘除運算器及其中的各模塊進行仿真，仿真結(jié)果表明浮點運算器的計算功能正確，具有可行性。③分析多種FFT算法及硬件實現(xiàn)方式，改進了基2DITFFT作為本課題目標(biāo)算法，同時采用順序處理結(jié)構(gòu)實現(xiàn)FFT處理器；分別對設(shè)計中蝶形運算單元、存儲器、地址發(fā)生器和控制器等單元進行設(shè)計；設(shè)計選
4、用Altera公司的CycloneⅡ系列FPGA芯片中的EP2C5F256C6，在QuartusⅡ設(shè)計平臺中使用VHDL針對8點FFT處理器進行設(shè)計。最后利用Matlab軟件對測試數(shù)據(jù)進行仿真，將FFT的仿真結(jié)果與Matlab的計算結(jié)果進行對比，最后計算誤差。仿真結(jié)果與誤差充分證明了FPGA的FFT計算結(jié)果達到了7位有效位的精度。關(guān)鍵詞：IEEE7541985，VHDL，QuartusⅡ，浮點加法，浮點除法，快速傅里葉變換，現(xiàn)場可編程門陣列，Matlabi---高精度浮點運算器算法研究及FPGA實現(xiàn)---ii---河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文ALGORITHMANDF
5、PGAIMPLEMENTATIONBASEONPRECISIONFLOATINGPOINTCALCULATORUNITABSTRACTFloatingpointcalculatorandFPGAdevelopmentistworesearchfocusofthetechnologicaldevelopment.Especially,intheapplicationsystemofthehighaccuracy,theadvantagesofwiderstatementrangeandhighervalidPreeisionbecomewidespreaddevel
6、opmentconditions.Theadvantageofhighspeed,highintegration,lowcost,onlineprogramming,etcmakeintheapplicationoffloatingpointFPGAalsobecomethetrend.Thepaperdesignsmainlysingleprecisionfloatingpointbasicunit,andbasedonittocompleteFFTprocessor.Thethesismainlyconsistsofthreeparts:(1)Thepaper
7、introducedIEEE7541985standard,itcontainssingleprecisionoffloatingpointrepresentation,roundingandexceptionhandling.thehardwaredescriptionlanguageVHDLwhichisusedinthedesignwasintroduced.DesigniscalculatedwithIEEE7541985singleprecisionfloatingpointstandardizedformattoimprovethecomputatio
8、nalac
