浮点数相关ppt

QUESTIONS AND TIPS
1. 浮点运算 2. 数据转换
浮点运算
浮点数在计算机内的格式：
X = MS ES Em-1 ...E2 E1 M-1M-2...M-n
符号位 0正1负
阶码EX
尾数MX
表示的值为：
X = MX * 2
EX
十进制科学计数法 : 要求
a 10
n
1 a 10
CPU 寄存器
MPU
控制器 运算器
MCU（Micro Controller Unit）又称 “单片微型计算机”，简称“单片 机”。其相对MPU，又增加了一些外 围设备和存储器。
CPU
MPU
MCU
寄存器 控制器 运算器 存储器 外围设备
RAM ROM FLASH 区别？？？
RAM （RANDOM ACCESS MEMORY）
DSP 的应用
语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮 件、语音储存等。 图像/图形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、 动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。 军 事：保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、全球定位、 跳频电台、搜索和反搜索等。 仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。 自动控制：控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。 医 疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。 家用电器：数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、 玩具与游戏等。
经典ARM系列
…… 哈佛结构 八级流水线 带MMU ARM11
冯诺伊曼结 构 三级流水线 无MMU ARM7
…… 哈佛结构 五级流水线 带MMU ARM9
CORTEX-M系列
CORTEX-A系列
DSP （DIGITAL SIGNAL PROCESSOR）
DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来 处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信 号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行 修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字 数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具 有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以 千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器， 是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的 强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道 的两大特色。
优点：速度快、接口简单
SRAM
缺点：容量小、功耗高、成本高
RAM DRAM
优点：容量大、功耗低、成本低
缺点：速度慢、接口复杂
PSRAM：SRAM与DRAM的折中
ROM （READ ONLY MEMORY）
PROM
一次性写入
可多次编程， 紫外光擦除 可多次编程， 电可擦除
ROM
EPROM
EEPROM
如要求小数点后两位，则 至少放大100倍进行整数计 算
如32位处理器，则必须保 证处理后R TIPS （数据转换）
pi=3.1415926
怎么发送 ？ 串口 怎么接收 ？
串口不能直接发送浮点数 怎么办？
常规做法：
sprintf(buff,”%d”,pi); Usart_Send(buff);
DSP 特点
DSP微处理器一般具有如下主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法； （2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； （3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同 时访问； （4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； （5）快速的中断处理和硬件I/O支持； （6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； （7）可以并行执行多个操作； （8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
int a=1,b=1,c; ———————————
float aa=1.0,b=1.0,cc; ———————————
从最终结果来看可以认为 1+1 = 1.0+1.0
从运算时间来看可以认为 1.0+1.0 >> 1+1
没有FPU怎么办？？？
将浮点运算转换成定点运算！
主要考虑两方面： 1. 精度要求； 2. 数据范围；
验证
先FPGA验证再 流片，大大提 高成功率，降 低成本
嵌入式系统设计
How？？？
确定对象
控制，计算，多 媒体还是其它
ARM，DSP还是 FPGA S3C2440， EP2C5T144C8， TMS320F28335 等
计算量及外设 需求等
存储空间，RAM， 外设接口等
确定处理 器类别 确定处理 器型号 设计电路 板
CPU MPU MCU
区别？？
CPU（Central Process Unit）从存储器或高 速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器， 并对指令译码。它把指令分解成一系列的微 操作，然后发出各种控制命令，执行微操作 系列，从而完成一条指令的执行。
ALU
CPU
寄存器
控制器
MPU（Micro Process Unit）集成 CPU、运算器、控制器和寄存器于 一体。主要用于数据转换（如GPU） 和转接（如南桥和北桥芯片）。
FLASH
不仅可以像操作RAM 一样随机读写，而且 掉电不丢失数据
NOR FLASH
擦除慢、容量低、成 本高
FLASH
NAND FLASH
擦除快、容量高、成 本低 不能随机读写，但掉 电不丢失数据，常用 作程序、数据等存储
ARM DSP FPGA 区别？？？
ARM （ADVANCED RISC MACHINES）
1991 年ARM 公司成立于英国剑桥，主要 出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技 术知识产权（ IP ）核的微处理器，即我们通常 所说的ARM 微处理器，已遍及工业控制、消费 类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统 等各类产品市场，基于ARM 技术的微处理器应 用约占据了32 位RISC 微处理器75 %以上的市场 份额，ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各 个方面。
X = MX * 2
EX
同样，计算机内要求 的
MX
1/ 2
把不满足这一表示要求的尾数，变成满足 这一要求的尾数的操作过程，叫作浮点数的规 格化处理，通过尾数移位和修改阶码实现。
浮点数加减运算:
对阶 加减 规格化 舍入 判溢 出
浮点数乘除运算:
阶码 加减 尾数 乘除 规格化 舍入 判溢 出
整数和浮点数加减对比 （1+1 等同于 1.0+1.0？）
格式化时间+发送时间+接收之后重新组合的时间 = ？
数据转换发送 怎么转？
3 a=(int)pi ?? a=*(int*)(&pi) *(Float*)(&a) = pi (Float)a pi
Just 发送时间 发送的字节数远远少于 格式化发送的字节数
FPGA （FIELD PROGRAMMABLE GATE ARRAY）
FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样 一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连 线（Interconnect）三个部分。 现场可编程门阵列（FPGA） 是可编程器件。与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及 CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查 找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一 个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动 I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑 功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连 接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单 元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了 逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接 方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限 次的编程.
FPGA内部结构
1. 2. 3. 4. 5. 6.
可编程输入输出单元（IOB） 可配置逻辑块（CLB） 数字时钟管理模块（DCM） 嵌入式块RAM（BRAM） 底层内嵌功能单元 （如PLL，DSP等） 内嵌专用硬核（如专用乘法器等）
芯片设计
设计 仿真
直接流片： 成功率低成 本非常高
N
成 功 Y 完成