加法和减法等算术运算在处理器逻辑的设计中起着重要作用。任何处理器的算术逻辑单元(ALU)都可以设计为执行加法、减法、增量、减量运算。算法设计由RTL Verilog代码描述,以实现最佳区域和较少关键路径。本节用等效的Verilog RTL描述描述执行算术运算的重要逻辑块。
本文详细地总结了一系列的加法器,包括半加器、全加器、等波纹进位加法器,虽然FPGA设计工程师不会设计这些东西作为模块来使用,因为综合工具足够智能,能够识别数据相加,但作为训练材料不失为一种不错的选择。
加减法是一类非常基础的运算,本文分析最简单的行波进位加/减法器(Ripple CarryAdder/Subtractor)的硬件开销和性能问题。
本题中需要实现一个 2 进制 1bit 加法器,加法器将输入的两个 1bit 数相加,产生两数相加之和以及进位。
使用Verilog可以方便地实现复杂的设计。现在,设计复杂性增加,设计需要针对低功率、高速和最小面积进行优化~
本系列为FPGA系统性学习学员学习笔记整理分享,如有学习或者购买开发板意向,可加交流群联系群主。
在本题中,您将描述一个具有两级层次结构的电路。在top_module中,实例化两个add16模块(已为您提供),每个add16中实例化16个add1实例(此模块需要您编写)。所以,您需要描述两个模块:top_module和add1。
Problem 40 Combinational for-loop: 255-bit population count
此次实验为设计一个16位全加器模块并对其进行测试,本实验是以数据流的方式描述全加器模块,其中16位全加器有一个进位输入端和一个进位输出端,以及16位的数据输入和输出端,实现16位数据的计算,具体的实验如下。
超前加法器由许多级联在一起的全加法器组成。 它仅通过简单的逻辑门就可以将两个二进制数相加。 下图显示了连接在一起以产生4位超前进位加法器的4个全加器。 超前进位加法器类似于纹波提前加法器。 不同之处在于,超前进位加法器能够在完全加法器完成其运算之前计算进位。 这比起波纹加法器具有优势,因为它能够更快地将两个数字加在一起。 缺点是需要更多逻辑。 您会发现在设计FPGA和ASIC时,执行速度和使用的资源之间通常会达到平衡。
接触Synopsys 家的VCS工具有一段时间了,在此简单分享下个人的学习笔记。供刚接触到数字前端设计的同学提供一些参考资料。在学校我们经常使用的verilog仿真软件都是quartus和modelsim,但是看一下一些公司的招聘要求,公司里使用的基本都是VCS。所以学习一下对找工作还是有帮助的。
HDLBits 是一组小型电路设计习题集,使用 Verilog/SystemVerilog 硬件描述语言 (HDL) 练习数字硬件设计~
接下来系列文章会有很多在Verilog中知识点有被提及,关于这两者关系,请查看《谈谈Verilog和SystemVerilog简史,FPGA设计是否需要学习SystemVerilog》。
自1985年首款FPGA诞生以来,FPGA已经是一名在电子信息领域征战了30多年的老兵,这名战功赫赫的老兵如今已经正式开赴了一个新的战场。但是FPGA并不是万能的。相对于串行结构处理器,其设计的灵活性是以工作量的增加为代价的。FPGA与ARM、DSP(如下图所示)的比较如下。
题目要求我们创建一个100bit的二进制的加法器,该电路共包含两个100bit的输入和一个cin, 输出产生sum和cout。
VerilogHDL是硬件描述语言的一种,用于数字电子系统设计。它允许设计者用它来进行各种级别的逻辑设计,可以用它进行数字逻辑系统的仿真验证、时序分析、逻辑综合。它是目前应用最广泛的一种硬件描述语言之一。
(2) 熟悉 Logisim 平台基本功能,能在 logisim 中实现多位可控加减法电路。
Verilog标准化为IEEE 1364标准,用于描述数字电子电路。Verilog HDL主要用于RTL抽象级别的设计和验证。Verilog由Prabhu Goel和Phil Moorby于1984年在Gateway design automations创建。Verilog IEEE标准包括Verilog-95(IEEE 1364-1995)、Verilog-2001(IEEE 1364-2001)和Verilog-2005(IEEE 1364-2005)。Verilog是区分大小写的,在进一步讨论RTL设计和合成之前,必须对Verilog代码结构有基本的了解(图1.3)
本讲使用两个 DDS 产生待滤波的信号和matlab产生带滤波信号,结合 FIR 滤波器搭建一个信号产生及滤波的系统,并编写 testbench 进行仿真分析,第五讲、第六讲开始编写 verilog 代码设计FIR滤波器,不再调用IP核。
a. 数字的进制:熟悉二进制、八进制、十进制、十六进制换算,BCD,格雷码转换 b. 逻辑运算:与,或,非。 c 组合逻辑电路:3-8译码器,编码器,比较器,加法器,理解竞争与冒险 d. 时序逻辑电路:RS触发器,D触发器,计数器 e. 存储器:ROM,RAM
浮点运算器(英文:floating point unit,简称FPU)是计算机系统的一部分,它是专门用来进行浮点数运算的(CPU中也叫ALU)。
算术逻辑单元(ALU)在大多数处理器中用于执行算术和逻辑运算。处理器根据操作代码(opcode)一次执行一个操作。对于8位处理器,ALU用于对两个8位操作数(Operand,操作数是需要对其执行操作的数据)执行操作。同样,对于16位处理器,ALU用于对两个16位数字执行操作。
什么是数字集成电路呢?标准的定义是:数字集成电路是基于数字逻辑(布尔代数)设计和运行的,基于逻辑门搭建的,用于处理数字信号的集成电路。数字电路是用来处理0和1的信号的,在数字电路中,就只有0和1这两个状态。数字电路通过复杂的逻辑门设计,通过简单的0和1这两个状态的组合,就能实现非常复杂的功能。数字电路是用来处理数字信号的,那集成两个字如何体现呢?“集成”的意思就是,把整个数字电路系统所有的元器件,包括电容,电阻,电感和晶体管以及互连线,制作在一小块半导体晶片上,然后封装在一起,最终实现的产品就是我们日常使用的那个指甲盖大小的小黑片。
本文讲述了一位技术社区的内容编辑人员根据社区要求,完成一篇关于ISE14.7和QuartusII软件区别的博客文章,通过介绍ISE和QuartusII软件的使用流程、设计案例、区别比较,以及实际应用中的注意事项,帮助读者快速掌握ISE和QuartusII软件的使用技巧,提高学习效率。
-resource_sharing的目的是对算术运算实现资源共享,它有三个值auto、off和on。默认值为auto,此时会根据设计时序需求确定是否资源共享。这里需要强调的是它只对算术运算即加法(减法可认为是加法运算)和乘法运算有效。
数字仿真是一种软件程序,它将逻辑值变化(称为激励)应用于数字电路模型的输入,以实际硅传播这些逻辑值变化的相同方式通过模型传播该激励,并提供观察和验证该激励结果的机制。
通常我们所使用的加法器一般是串行进位,将从输入的ci逐位进位地传递到最高位的进位输出co,由于电路是有延迟的,这样的长途旅行是需要时间的,所以为了加快加法器的运算,引入了超前进位全加器。
Verilog是一种硬件描述语言(HDL),用于设计数字电路和系统。统一、良好的代码编写风格,可以提高代码的可维护性和可读性。
第1行是仿真的一个时间刻度,“/”前面的1ns代表的是时间单位,后面的1ns是时间精度,很多时候在使用工具生成模块的代码时,出现的是1ns/1ps,而我喜欢把1ps的精度改成1ns进行,因为这样可以通过把精度降低从而将数据量降低,主要是之前有几次做设计的时候,跑仿真就因为精度弄得太高了,然后数据量占了几十个G的空间,而且还相对费时,而自己根本不需要太高的精度,只是为了做个设计的验证,当然,如果以后要是遇到了需要高精度的设计,还是不要乱改,尽量根据自己需要来进行设置。
甄建勇,高级架构师(某国际大厂),十年以上半导体从业经验。主要研究领域:CPU/GPU/NPU架构与微架构设计。感兴趣领域:经济学、心理学、哲学。
昨天停了一天电,没来得及搞仿真,今天又在忙答辩的事情,现在才来得及整理,还不晚,哈哈哈哈哈哈哈哈
进行两个4bit的二进制数相加,就要用到4个全加器。那么在进行加法运算时,首先准备好的是1号全加器的3个input。而2、3、4号全加器的Cin全部来自前一个全加器的Cout,只有等到1号全加器运算完毕,2、3、4号全加器才能依次进行进位运算,最终得到结果。 这样进位输出,像波浪一样,依次从低位到高位传递, 最终产生结果的加法器,也因此得名为行波进位加法器(Ripple-Carry Adder,RCA)。
Versal FPGA中最新的DSP原语DSP58,它在最新的DSP48版本上已经有了许多改进,主要是从27x18有符号乘法器和48位后加法器增加到了27x24和58位。但除此之外,DSP58还有两种额外的操作模式,分别称为DSPCPLX和DSPFP32。本文将重点介绍其中的DSPFP32,它是一个硬化的浮点加法器和乘法器。
1970年,第一个封装在单个芯片内的完整ALU——英特尔74181诞生,这在当时是惊人的工程壮举!
上期我们提到,计算机科学家们从摩尔斯电码获得启发,将现实中的物理量转换为二进制的数字信号,让数字电路进行处理,奠定了当代计算机的基础。那么,在计算机中是如何让数字信号进行运算的呢?
在 FPGA 实现 FIR 滤波器时,最常用的是直接型结构,简单方便,在实现直接型结构时,可以选择串行结构/并行结构/分布式结构。
最近对比复习了模电里面同相加法器与反相加法器电路。分析了他们之间的差别,并将分析过程记录在下,欢迎大家交流讨论。
System Generator是Xilinx公司进行数字信号处理开发的一种设计工具,它通过将Xilinx开发的一些模块嵌入到Simulink的库中,可以在Simulink中进行定点仿真,可以设置定点信号的类型,这样就可以比较定点仿真与浮点仿真的区别。并且可以生成HDL文件,或者网表,可以在ISE中进行调用。或者直接生成比特流下载文件。能够加快DSP系统的开发进度。
在文章行波进位加/减法器的硬件开销和性能分析中我们仔细分析了行波进位加法器的硬件开销和性能问题。
半加器电路是指对两个输入数据位相加,输出一个结果位(S(Sum))和进位(C (Carry out)),没有进位输入的加法器电路。是实现两个一位二进制数的加法运算电路。
没有乘法的神经网络,你敢想象吗?无论是单个神经元的运算还是卷积运算,都不可避免地要使用乘法。
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现代计算机已经发展的非常复杂,要理解计算机的运行原理都已经变得异常艰难,虽说我们无法亲自去制造他,但我们可以了解下计算机系统是怎么从0发展而来的。
做芯片第一要追求的是功能,在保证功能都满足的情况下追求性能,在性能满足的情况下追求成本,也就是面积。当然功耗也十分重要。
当C端0V,A端10V,二极管可以视为导线,结果就是A端的电流源源不断的流向C端,导致最后的结果就是A端=C端=10V
这些基本的门电路,是我们计算机硬件端的最基本的“积木” 包含十亿级别晶体管的现代CPU,都是由这样一个一个的门电路组合而成的。
选自Nvidia 机器之心编译 随着摩尔定律的放缓,在相同的技术工艺节点上开发能够提升芯片性能的其他技术变得越来越重要。在这项研究中,英伟达使用深度强化学习方法设计尺寸更小、速度更快和更加高效的算术电路,从而为芯片提供更高的性能。 大量的算术电路阵列为英伟达 GPU 提供了动力,以实现前所未有的 AI、高性能计算和计算机图形加速。因此,改进这些算术电路的设计对于提升 GPU 性能和效率而言至关重要。 如果 AI 学习设计这些电路会怎么样呢?在近期英伟达的论文《PrefixRL: Optimization
要注意: 在执行立即数加法时,imm 是 16 位。而寄存器是 32 位,这就出现转换的问题。在手册中是使用 imm 的符号扩展,也就是将高 16 位采用低 16 位的最高位复制 16 次进行填充。(符号扩展不会改变原数值)。
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