前導零預測邏輯的設計與應用.pdf

1、一直以來，浮點運算能力對于微處理器性能的評估至關重要。隨著微電子技術的不斷發(fā)展，高性能的浮點乘加部件(Multiply-Add-Fused, MAF)和加法器在浮點運算單元的設計上，有著很高的地位。前導零預測器(LeadingZero Anticipation, LZA)并行于加法器工作，用于直接計算出浮點加法結果中首個1的位置，并通過前導零檢測器(LeadingZerosDetector, LZD)得到前導零數(shù)目。其對IEEE-754

2、算術標準中所規(guī)定的浮點運算的規(guī)格化操作階段進行了優(yōu)化，是高性能加法電路和乘加電路中的關鍵部分。前導零預測器從預測結果的精確度上大致可分為兩種，一種是精確預測，一種是一位誤差預測。本文對前導零預測的算法與電路實現(xiàn)進行研究，設計并實現(xiàn)兩種不同結構的精確前導零預測器，并對三操作數(shù)前導零預測器進行電路實現(xiàn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對基本的前導零預測算法進行介紹，描述了經(jīng)典的前導零預測器結構，實現(xiàn)了對加法結果中首1位置的預測。并結合乘加

3、器結構，描述了前導零預測邏輯在傳統(tǒng)乘加器中的實現(xiàn)與應用。但由于預測數(shù)位后序列碼型的不同情況，會導致1位預測誤差的產(chǎn)生，因此該預測器為非精確預測。⑵對精確前導零預測的算法進行研究，主要探討了并行糾錯和基于進位信號糾錯兩種前導零糾錯算法。并行糾錯算法在對預測出的首1位置序列進行檢測的同時，通過編碼樹電路每兩位檢測得到出錯碼型，最終得到糾錯信號，對規(guī)格化數(shù)目進行修正?；谶M位信號糾錯利用加法器中對應預測的結果中首個1位置的進位信號，對是否出現(xiàn)

4、預測誤差進行判斷。同時，還描述了三操作數(shù)前導零預測算法。⑶實現(xiàn)了計算序列中前導零數(shù)目的前導零檢測器，其主要應用于對首1位置預測序列的檢測。并分別基于并行糾錯前導零算法與進位糾錯前導零算法，實現(xiàn)兩種不同結構的精確前導零預測器電路。對于并行糾錯前導零預測器結構，整個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。對于進位糾錯的前導零預測器結構，利用加法器中的進位信號使整個電路邏輯簡單，整體的電路面積較小。之后，根據(jù)三操作數(shù)前導零預測算