流水的浮点倒数近似值运算部件的设计与实现

在部分低精度浮点运算应用中,需要流水的浮点倒数近似值运算。本文基于SRT-4算法设计并实现了一种流水的浮点倒数近似值运算部件。该部件采用6级流水线结构,运算结果精度至少为8位有效尾数。为了支持对非规格化浮点数的硬件处理,还设计并实现了改进版,有利于进一步提高浮点倒数近似值运算的性能。改进版采用8级流水线结构,新增了源操作数预规格化和结果后规格化功能模块,可以实现对非规格化浮点数的硬件处理。经过逻辑综合评估,改进版的硬件开销是面积在合理范围内增加19.23%,且对时序没有明显影响,可以满足预期的1.6 GHz频率设计目标。     

一种128位高性能全流水浮点乘加部件

高精度的浮点乘加融合(FMA)部件一直是高性能微处理器设计追求的目标。提出了一种128位精度全流水FMA体系结构,采用10级平衡流水线,重点对超宽位的乘法器、加法器、前导零预测和规格化进行了流水优化。设计综合的结果表明,基于SMIC0.13μm工艺,该结构频率可以达到465MHz,比现有128位FMA性能提高了130%;在TSMC65nm工艺下,该结构的频率可达到1.075GHz,基本满足高性能计算的要求。     

纳米级变频器及加法器的新概率建模方法

纳米级数字电路应用时,必须考虑设备故障对纳米级设计的影响.在马尔可夫新特性随机场基础上,提出了纳米级变频器和加法器的概率逻辑模型,并用它们来建模概率行为.实验分析显示设备故障的概率分布极大依赖于系统结构及其他运行参数.     

低功耗微处理器中异步流水线设计

随着工艺的不断进步及芯片上资源的不断增加,微处理器设计遇到了一系列问题:为芯片提供一个全局时钟网络越来越困难,时钟扭曲等问题越来越突出,芯片的功耗问题越来越严重.上述这些因素促使人们将注意力逐渐转向异步电路设计.在设计异步微处理器过程中,异步流水线的设计是一个非常重要的问题.首先总结了微处理器设计中出现的各种流水线结构,并给出了相应的异步实现;然后提出了一种异步流水线设计流程,用于加速异步流水线的设计;最后利用提出的流程设计实现了几种异步功能单元,实验结果表明异步电路能够有效降低电路的功耗.     

为理解而战:营级分队的设计实例

文章主要就美国第32野战炮兵团第2营于2009～2010年期间在伊拉克萨拉艾丁省的提克里特和艾达瓦尔地区,针对其任务进行设计的情况进行了论述,强调要将设计贯穿作战行动的全过程.文章介绍了该营在执行任务期间总结出的设计经验、设计原则以及该营对作战地域的影响,是一个具有较高参考价值的营级分队设计实例.     

DLX虚拟处理器流水线性能分析

介绍了DLX虚拟处理器的结构特征和流水线处理机的工作原理,通过矩阵乘法运算实例模拟了程序在DLX虚拟处理器中的流水执行过程,并利用DLX的统计分析工具对流水线的性能进行对比分析,提出了流水线处理过程中潜在问题的解决方法,为设计和改进流水线结构及提高流水线处理机中算法的执行效率提供了参考依据。     

基于FPGA的移位减法除法器优化设计与实现

对一般除法器的运算过程进行分析可得出,通过快速移位操作可以实现操作数有效位的对齐,从而减少运算所需的周期,提高运算速度。设计了优化的移位减法除法器的总体结构,并详细给出了关键模块的设计。实现了32位无符号整数除法器,仿真和综合结果表明其功能正确,使用逻辑量小,运行频率可达99.23MHz。     

基于无伸缩因子CORDIC算法的DDS设计

提出一种无伸缩因子的双曲线坐标旋转数字计算(CORDIC)算法,该算法解决了伸缩因子的补偿问题,扩展了传统算法中受限的收敛域。对改进算法进行了误差分析,并通过仿真图直观比较,表明采用的算法精度满足硬件精度要求。提出了一种CORDIC算法的多级流水线结构和一种新的直接数字频率合成器(DDS)设计方法,此方案降低了硬件复杂度,易于实现。     

常规动力潜艇的最新力作——德国214级潜艇性能述评

德国214级常规动力潜艇吸取了209级潜艇的成功建造经验,沿用了212A级潜艇的全新技术,借鉴了德国为以色列海军建造的“海豚”级潜艇的设计特点,其设计方案经过了20多个国家潜艇设计师的研讨和补充,被公认为采用最新技术设计而成的顶级常规潜艇。德国霍瓦兹·德意志造船厂(HDW)用于出口希腊的第一艘214型潜艇于2001年1月16日动工,于2004年4月22日下水,原计划2005年9月30日交付首艇。希腊是第一个订购德国209级潜艇的国家,如今又成为第一个采购214级潜艇的国家。希腊海军对德国潜艇的青睐程度,从一个侧面说明了德国潜艇技术的先进性和使用的…     

一种基于Wallace树的分散式DCT/IDCT体系结构

提出了一种新的基于Wallace树的分散式DCT/IDCT体系结构。它不依赖于ROM和乘法器,用面积开销低的加法器、移位器和4-2压缩器,实现了乘法密集的DCT/IDCT算法。该体系结构在SMIC 0.18μm工艺上进行了设计和综合,可以达到100Mpixels/s的吞吐率,只消耗了36 141个晶体管和1024bits转换存储器,时序—面积性能较已有的体系结构有了显著的改善。     

双列速度级的效率优化

作者在一般压力级的级和级组的优化设计、决策分析基础上,根据双列速度级区别于一般压力级的特点,将双列速度级的设计表述为一个以设计工况内效率为目标的多变量(共十个)有约束(共十类五十四个)非线性规划问题,用SUM外点法将有约束化为无约束问题,然后由Sargent—Powell算法借助于抛物线拟合一维搜索求解。算例表明,提出的模型是合理的,优化的效果是显著的。     

YHFT-DX处理器全定制EDA技术的开发与应用

在YHFT-DX处理器的研制中,研究并实现了多项支撑全定制设计的EDA技术。针对全定制设计的功能验证,研究并实现了层次式功能模型自动提取技术,能够将晶体管级网表转化为等效的RTL级网表。研究并实现了晶体管级混合时序分析方法,可自动分析全定制设计的延时,并采用多线程并行的方法获得了约10倍左右的速度提升。为提高模拟结果分析的效率,开发了一个延时提取的工具Aimeasure。开发了两个信号完整性分析工具PNVisual和NoiseSpy,分别用于全定制设计的IR-Drop分析和噪声分析。上述技术已在YHFT-DX处理器的设计中得到了广泛应用,有效提高了全定制设计的效率与质量。     

CacheFI: 一种片上缓存的体系架构级故障注入工具

与逻辑电路相比,SRAM存储单元更易受工艺偏差和老化磨损的影响,体系架构级的缓存容错技术被认为是应对永久位故障率较高时的有效手段,但片上缓存故障注入工具尚不多见,影响了对这些缓存容错机制的验证,测试和评估。因此,提出了CacheFI,它是一个基于Simics的缓存故障注入工具,采用了故障生成和注入分离的设计,故障生成是随机分布,模式和时序三个方面的结合,故障注入则考虑了故障可重现性和模块化的需要。在全系统模拟器Simics上,针对15个选自SPEC CPU2000的测试程序,通过CacheFI进行片上缓存故障注入,演示了对Buddy,MAEP等典型的体系架构级缓存容错机制的容错能力和性能的评估。     

航母“杀手”——“现代”级导弹驱逐舰

最近,外电外刊纷纷传我购买俄制“现代”级驱逐舰,国内读者对此也十分关注。一个“现代”级何以成为人们关注的热点,前苏联当初为什么要发展“现代”级驱逐舰,它的主要战术技术性能如何,又具有什么样的作战用途呢?请看国防大学陈军生、陈长庚两位作者的文章——     

C++Builder 控件技术在自助售票机中的应用

用C++Builder强有力的控件技术及多线程技术,实现一个32位串口控件,并将其应用于串行设备软件接口,走出传统的由动态链接库提供低层接口软件的方式,从而大大减轻上层应用软件的开发负担     

基于硬件计数器的MPEG4视频应用性能特征分析

通过指令集扩展来增强多媒体应用性能是微处理器发展的一个趋势,IntelMMX、SSE和SSE2是很好的例子。但应用本身的特点是否支持这些体系结构特性,应用软件是否充分发挥了多媒体指令集的潜力,都是值得关注的问题。采用动态Profiling的方法,研究MPEG4视频应用在基于IntelP4处理器的桌面机上的性能特性,使用硬件计数器工具来获取指令级的性能数据,并进行了深入分析。发现MPEG4播放软件较好地利用了IntelP4的64位MMX指令集,但对SSE和SSE2指令集几乎没有利用上;两级Cache不命中导致的性能损失很大。为提高视频播放性能,改进存储层次设计与优化播放软件比改进多媒体指令集更加有效。     

荷兰“海象”级常规动力潜艇

60年代初期,荷兰海军设计建造了“海豚”级潜艇,该级潜艇的耐压壳结构很独特,为“品”字形。以后,在“海豚”级的基础上设计建造了水滴型潜艇“旗鱼”级。70年代中期,因考虑到“海豚”级潜艇到80年代中期就该有20年以上的艇龄了,故提出设计一型新艇,以便取代“海豚”级。新艇的设计是在“旗鱼”级的基础上进行的,有人把它称为“旗鱼”级     

基于STM32的导航设备模拟板设计

设计了一个基于STM32系列微控制器的导航设备模拟板,模拟了导航设备的各种功能。模拟板能够模拟雷达导航接口的如下信号：ARINC 429总线数据输出、数字-自整角机输出（模拟航向信号）、DA数据输出（模拟偏航距）、DO数据输出（模拟主警告和偏航距标志）。板卡采用USB总线接口与上位机通信。详细介绍了模拟板的系统结构,给出了硬件系统的详细设计,并详细讨论了模拟板的STM32微控制器固件程序设计、USB驱动程序设计。硬件调试和真实环境测试表明,设计的模拟板满足了导航设备模拟的需求,便于外场测试。     

硬盘多分区法

DOS6．22与Windows(95或98)是目前使用最多的两种操作系统，许多用户希望同时拥有这两种操作系统。如果把这两种操作系统装在一个分区，该分区只能使用16位的文件分配表(以下简称FATl6)，不能使用32位的文件分配表(以下简称FAT32)，Windows的优势得不到充分发挥。解决这类问题的最好方法是分区安装各个操作系统。     

孤独的俄罗斯核战舰:“基洛夫“级核动力导弹巡洋舰

1996年4月,被誉为俄罗斯海军骄傲的4艘“基洛夫”级核动力导弹巡洋舰中的最后一艘“彼得大帝”号终于建成服役了。这不但为处于低谷中的俄海军注入了一丝生机,也为“基洛夫”级舰长达近30余年的设计建造史划上了一个圆满的句号。