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双精度浮点矩阵乘协处理器研究

计算机研究与发展 2019年第2期56卷 410-420页

作者：贾迅邬贵明谢向辉吴东数学工程与先进计算国家重点实验室江苏无锡214125

矩阵乘运算在多个应用领域特别是数值计算领域被广泛使用,但双精度浮点矩阵乘在CPU,GPGPU,FPGA等现有计算平台上的性能和效率受限,其往往成为大规模数值计算应用的性能瓶颈.针对该问题,以线性阵列计算结构为基础,研究了双精度浮点矩阵... 详细信息

矩阵乘运算在多个应用领域特别是数值计算领域被广泛使用,但双精度浮点矩阵乘在CPU,GPGPU,FPGA等现有计算平台上的性能和效率受限,其往往成为大规模数值计算应用的性能瓶颈.针对该问题,以线性阵列计算结构为基础,研究了双精度浮点矩阵乘的定制加速.首先,对线性阵列计算结构进行了双缓冲优化并设计了针对双缓冲的存储访问调度,以提高结构的计算效率.其次,提出了矩阵乘协处理器和加速计算系统的结构,构建了协处理器的性能模型并对其结构设计空间进行了探索.最后,验证了协处理器的功能正确性并在某主流工艺下评估了其硬件开销.实验结果表明,设计的双精度浮点矩阵乘协处理器可以达到3 TFLOPS的计算性能和99%的计算效率.与NVIDIA K40 GPGPU相比,协处理器执行双精度浮点矩阵乘的性能是K40的1.95倍,而面积开销仅为K40的21.05%.探索了定制加速结构设计在高性能计算中的应用,对现有计算系统的性能提升具有一定的参考价值.

关键词：矩阵乘协处理器加速浮点硬件定制

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一种高速实时浮点蝶形运算单元的设计与实现

仪器仪表学报 2010年第3期31卷 519-524页

作者：杨军郭跃东丁俊云南大学信息学院昆明650091

本文以CORDIC算法为基础,将浮点数的复乘与旋转因子的求值都统一到了一个迭代运算中。既减少了复乘运算的复杂度也降低了快速傅里叶变换中蝶形单元在处理浮点数时的难度,成为浮点FFT处理器设计的一种新思路。该蝶形运算单元不受外部存... 详细信息

本文以CORDIC算法为基础,将浮点数的复乘与旋转因子的求值都统一到了一个迭代运算中。既减少了复乘运算的复杂度也降低了快速傅里叶变换中蝶形单元在处理浮点数时的难度,成为浮点FFT处理器设计的一种新思路。该蝶形运算单元不受外部存储器的大小,可以处理高样本数的傅里叶变换,同时具有处理范围大,处理精度高的特点。最终以Altera的EP2C20F484C6芯片为下载目标,其时序仿真可正常运行在100 MHz的时钟频率下。

关键词：蝶形运算浮点 CORDIC算法 FPGA

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基于无浮点小波视频压缩算法

湖南师范大学自然科学学报 2004年第3期27卷 29-32页

作者：田泽荣湖南师范大学数学与计算机科学学院计算机系中国长沙410081

将视频压缩和小波理论的最新发展———整数小波和二进制小波相结合,提出只需整数加法和移位的视频压缩算法,该算法所需的硬件成本比一般的基于三维小波变换的算法成本大大降低,而速度大幅度加快.

关键词：视频压缩算法三维小波变换浮点幅度整数小波小波理论相结合硬件二进制最新发展

浮点与整数资源区别分配的SMT处理器取指策略

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计算机工程 2017年第4期34卷 46-51页

作者：蒋生健胡向东杨剑新国家高性能集成电路(上海)设计中心上海201204

在同时多线程处理器中,各线程对于浮点和整数资源需求不同,合理分配线程的共享资源是提升处理器整体性能的重要因素。为此,提出一种浮点与整数资源区别分配的取指策略,合理分配各个线程对于浮点和整数资源的使用情况。实验结果表明,与IC... 详细信息

在同时多线程处理器中,各线程对于浮点和整数资源需求不同,合理分配线程的共享资源是提升处理器整体性能的重要因素。为此,提出一种浮点与整数资源区别分配的取指策略,合理分配各个线程对于浮点和整数资源的使用情况。实验结果表明,与ICOUNT,STALL等策略相比,该策略在算术平均IPC和调和平均IPC方面均取得一定的性能提升,同时其在处理浮点和整数混合型程序时也具有优势。

关键词：同时多线程取指策略资源分配线程级并行浮点整数

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浮点及整数混合运算器的设计与实现

微电子学与计算机 2018年第2期35卷 52-55,60页

作者：何星宏阴亚芳戴程西安邮电大学电子工程学院陕西西安710100

针对现行普遍的浮点运算器耗费面积较大,功能实现结构松散的问题,设计实现一款浮点及整数混合运算器(Mixture-Arithmetic Logic Unit,M-ALU).该运算器基于基4算法华莱士树型结构,并尝试一种新的阶码对齐方法,合并整数运算与浮点运算处... 详细信息

针对现行普遍的浮点运算器耗费面积较大,功能实现结构松散的问题,设计实现一款浮点及整数混合运算器(Mixture-Arithmetic Logic Unit,M-ALU).该运算器基于基4算法华莱士树型结构,并尝试一种新的阶码对齐方法,合并整数运算与浮点运算处理逻辑.在三级流水线结构下可准确完成单精度浮点数,扩展精度浮点数以及整数基本运算.采用基于synopsys提供的Design Compler综合工具在SMIC 65nm工艺库下完成综合,达到500MHz主频.

关键词： IEEE754 Systemverilog 乘加运算整数浮点

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浮点到定点的高效翻译策略研究

计算机科学与探索 2011年第5期5卷 446-451页

作者：郑重陈顼颢沈立王志英国防科学技术大学计算机学院长沙410073

动态二进制翻译中,在目标平台没有浮点部件、不支持浮点运算的情况下,浮点指令只能通过模拟解释执行。浮点指令的解释执行造成翻译系统效率急剧下降。通过将浮点指令运算转化为定点运算,解决了浮点指令在目标平台的翻译,为浮点指令的翻... 详细信息

动态二进制翻译中,在目标平台没有浮点部件、不支持浮点运算的情况下,浮点指令只能通过模拟解释执行。浮点指令的解释执行造成翻译系统效率急剧下降。通过将浮点指令运算转化为定点运算,解决了浮点指令在目标平台的翻译,为浮点指令的翻译找到了新的途径。在动态二进制翻译系统中进行实验,验证了翻译方法的可行性。实验显示翻译系统的性能有明显提升,含有浮点指令的比例越高,算法能够获得的加速比越高,对含有25%浮点指令的程序,该算法能达到1.55的加速比。

关键词：动态二进制翻译浮点定点

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32位浮点嵌入式MCU设计研究

微电子学与计算机 2004年第7期21卷 30-33页

作者：唐明哲邵志标赵宁许琪西安交通大学电子系陕西西安710049 西安微电子技术研究所陕西西安710054

本文介绍了一个基于RISC体系结构的32位浮点嵌入式MCU的设计实现。该MCU内含128kbit的SRAM、采用哈佛结构、四级指令流水线、32位指令字长和内部43位数据字长。MCU内部设置多个快速寄存器及采用硬连线逻辑代替微程序控制的方法,加快了... 详细信息

本文介绍了一个基于RISC体系结构的32位浮点嵌入式MCU的设计实现。该MCU内含128kbit的SRAM、采用哈佛结构、四级指令流水线、32位指令字长和内部43位数据字长。MCU内部设置多个快速寄存器及采用硬连线逻辑代替微程序控制的方法,加快了微处理器的速度,提高了指令执行效率。设计中还采用对寄存器同步写、异步读的方式避免了数据相关问题。

关键词：微控制器浮点 RISC SRAM

一种80位扩展双精度浮点三角函数运算单元的设计

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微电子学与计算机 2014年第4期31卷 23-26页

作者：张佳唐威盛廷义赵文琦艾刁西安微电子技术研究所陕西西安710054

三角函数求值这一运算计算过程复杂,硬件较难实现.针对这一问题,通过改进CORDIC算法,实现了兼容SPARC处理器和INTEL处理器浮点标准的80位高精度浮点三角函数的计算.在算法设计中,将函数的计算范围扩展至-π^+π,并且实现了迭代次数的可... 详细信息

三角函数求值这一运算计算过程复杂,硬件较难实现.针对这一问题,通过改进CORDIC算法,实现了兼容SPARC处理器和INTEL处理器浮点标准的80位高精度浮点三角函数的计算.在算法设计中,将函数的计算范围扩展至-π^+π,并且实现了迭代次数的可配置.最后验证了算法的正确性与完整性,分析了运算过程中迭代次数与精度的关系.结果表明,运算的精度提高到10-14.

关键词： CORDIC算法高精度三角函数浮点

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雷达终端高精度快速浮点算法研究

现代雷达 2012年第9期34卷 90-93页

作者：韩文俊张晓明杨东华南京电子技术研究所南京210039

针对雷达终端处理过程中,浮点运算在现场可编程门阵列(FPGA)中实现较为耗时、资源占用较高的问题,首先在分析对比当前主要浮点处理方法的基础上,选择CORDIC算法进行浮点处理,并对算法原理进行了详细的介绍,通过仿真,分析了位宽及迭代次... 详细信息

针对雷达终端处理过程中,浮点运算在现场可编程门阵列(FPGA)中实现较为耗时、资源占用较高的问题,首先在分析对比当前主要浮点处理方法的基础上,选择CORDIC算法进行浮点处理,并对算法原理进行了详细的介绍,通过仿真,分析了位宽及迭代次数对精度的影响。然后,以arctan函数为例详细介绍了其在FPGA中实现的方法,结果显示arctan流水运算速度可达200 MHz,资源占用率较低、实时性强、精度较高且易于调整。

关键词：浮点现场事编程门阵列 CORDIC算法雷达终端