第 37卷 第 1期 (总 第 143期 )
2008年 3月
火 控 雷 达 技 术
Fire Control Radar Technology
Vo1.37 No.1(Series 143)
M ar.2008
文章 编 号 :10o8—8652(2008)01— 104— 04
FPGA 中浮点乘法 器 的实 现
金美华 宋万杰 吴顺君
(西安 电子科 技 大 学 西安 710071)
【摘 要】 该 文设 计 的适合 于在 FPGA 中 实现 的乘 法器 结构 ,采 用 自定 义 的 26位 浮 点数 据 格
式 ,利用 改进 的基 4Booth编码 方 式 ,以及 CSA 和 4—2压缩 器综合 的 Wallace树 形 结构 ,在 尾数 的
舍入 中应 用基 于预 测 和选择 的快速舍 入 方法 ,优化 了乘 法 器的 性 能 。最后 给 出在 PFGA 中的仿 真
结果 ,验 证 了设计 的 正确 性 ,并和 32位 浮点数 据格 式 的运 算结果 作 比较 ,发 现 本设计 不但 减 少 占用
FPGA 内部 资源 ,而且 加快 了运 算速 度 。
关键词:浮点 数据格 式 ;Booth编码 ;Wallace树 形 结构 ;舍入 方 法
中 图分 类 号 :TN911.7;TP332.2 文献 标 志码 :A
Im plem entation of A Float M ultiplier in FPGA
Jin M eihua。Song W anjie。W u Shunjun
(Xidian University,Xi’an 710071)
Abstract:A multiplier structure is designed in this paper which can be implem ented in FPGA. The
m ultiplier adopts user-defined 26一bit floating point data format,im proved Booth encoding and W allace tree
integrated by CSA and 4-2 compressor,and fast rounding—method based on prediction and selection in the
mantissa normalization,thus optim izing its performances. Sim ulation results presented at the end prove
that this design is correct. Comparison of the results with computations in 32一bit float point data format
demonstrates that this design not only reduces the used internal resources of FPGA ,but also accelerates
the operation speed.
Keywords:floating point data form at,Booth encoding,W allace tree,rounding-method
随着 FPGA 的发展 以及 相 应 EDA 软 件 工具 的
成熟 ,FPGA 在 高速 数 字 信 号 处 理 领域 得 到 了越 来
越广 泛的应 用 。而 乘 法 ,尤 其 是 浮 点乘 法运 算 是 数
值计 算和数 据 分 析 中最 常用 的运 算 之 一 。 目前 ,多
数 FPGA 上可 以实 现整 数 和 标 准逻 辑 矢 量 的乘 法 ,
但 不支持 浮点 乘法 运算 ,因此使 得 FPGA 在数值 计
算 、数据分 析和 信 号 处 理 等 方 面 受 到 了 限制 。本 文
采 用适合 于 FPGA 实现 的 自定 义 26位 浮 点数 据 格
式 ,利用 改进 的基 4Booth编码 运 算 方 式 ,以及 CSA
和 4—2压缩 器综 合 的 Wallace树形 结构 ,减 少 了部
分 积 ,使 系统 具 有高 速 度 ,低 功 耗 的特 点 ,并且 结 构
规 则 。在尾 数 的舍入 中采 用 了基 于预测 和选择 的舍
入 方法 ,进一 步 提高 了运算 的速 度 ,优化 了乘法器 的
性 能 。
1 自定 义的 26位浮 点数据格 式 叫
在数字 信号 处理 中,一般 都 是 采用 IEEE754的
32位单精度浮 点数据格 式 ,其格 式如图 1所示 。
32位 浮点 数据 格式 :
收 稿 日期 ;2007—06—28
作者简介 :金 美 华 ,女 ,1982年生 ,硕士 研 究 生 ,研 究方向为 自适 应信号处 理 。
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