高速流水线浮点加法器的FPGA实现
4系统综合与仿真
由于本工程是由compare、shift、sum、normalize四个模块组成的，而这四个模块通过串行方式进行连接，每个模块的操作都在一个时钟周期内完成，因此，整个浮点数加法运算可在四个时钟周期内完成。这使得工程不仅有确定的数据运算时延(latency)，便于流水线实现，而且方便占用的时钟周期尽可能减少，从而极大地提高了运算的实时性。
4.1工程综合结果
经过Quartus II综合可知，本设计使用的StratixⅡEP2S15F484C3芯片共使用了641个ALUT(高级查找表)、188个寄存器、0位内存和可达到80 MHz的时钟频率，因此可证明，本系统利用合理的资源实现了高速浮点数加法运算。
4.2工程仿真结果
本工程仿真可使用Quartus II 8.0内嵌式仿真工具来编写Matlab程序，以生成大量随机单精度浮点数(以便于提高仿真代码覆盖率，提高仿真的精确度)，然后计算它们相加的结果，并以文本形式存放在磁盘文件中。编写Matlab程序可产生作为仿真输入的*．vec文件，然后通过时序仿真后生成*．tbl文件，再编写Matlab程序提取其中有用的结果数据，并与先前磁盘文件中的结果相比较，以验证设计的正确性。
图3所示是其仿真的波形图。
从图3可以看出表1所列的各种运算关系。表2所列为其实际的测试数据。
表中“A+B实数表示(M)”指Matlab计算的结果；“误差”指浮点处理器计算结果与Matlab计算结果之差。
综上所述，本工程设计的浮点加法器所得到的运算结果与Matlab结果的误差在10-7左右，可见其精度完全能够符合要求。
5 结束语
本工程设计完全符合IP核设计的规范流程，而且完成了Verilog HDL建模、功能仿真、综合、时序仿真等IP核设计的整个过程，电路功能正确。实际上，本系统在布局布线后，其系统的最高时钟频率可达80MHz。虽然使用浮点数会导致舍入误差，但这种误差很小，可以忽略。实践证明，本工程利用流水线结构，方便地实现了高速、连续、大数据量浮点数的加法运算，而且设计结构合理，性能优异，可以应用在高速信号处理系统中。
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