32位嵌入式系统中扩展精度数学算法实现
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科技成果——嵌入式32位高性能SoC 技术开发单位中国电子科技集团公司第四十七研究所技术简介嵌入式32位高性能处理器目前广泛应用于通用控制、移动通讯、便携式设备、消费电子等领域。
技术开发单位通过近年来的各类科研项目的研制,已经掌握了嵌入式32位高性能SoC设计的架构设计、系统级设计验证、系统互连、软硬件协同验证、物理设计、电路测试、应用验证等关键技术,搭建了SoC设计、软硬件协同验证、65nm物理设计、电路测试应用验证等技术平台,研制出嵌入式32位高性能SoC样品电路,开发出了演示验证系统,可根据用户需求进行不同功能的SoC电路的研发。
主要技术指标采用SMIC 65nm工艺;内核电压1.2V;IO电压3.3V;时钟频率700MHz;功耗0.5mW/MHz;面积5×5mm2;一级CACHE:指令32KB、数据32KB;二级CACHE:256KB。
技术特点处理器内核效率高,具有多指令执行的超标量体系结构,提供乱序猜测方式执行的8阶段管道设计,并且外设资源丰富,可为系统开发提供高效能、低功耗的核心处理器产品。
技术水平国内先进适用范围通用控制、移动通讯、便携式设备、消费电子等领域。
专利状态己申请发明专利7项技术状态试生产、应用开发阶段合作方式(1)投资需求。
寻求投资扩大产能,预计嵌入式32位高性能SoC年销售2000-4000颗,产生经济效益400-800万元/年,资金需求1000万元,实施周期2-3年。
(2)合作开发。
与大规模片上系统开发、整机系统开发、市场开拓等厂商展开合作,共同开展系统研发、应用开发和市场开拓。
(3)技术服务。
与各整机单位、大规模片上系统开发等用户单位进行舍作,开拓市场应用领域,为用户提供一整套完整的技术开发流程及相关技术支持服务。
预期效益嵌入式32位高性能SoC,可在通用控制、移动通讯、便携式设备、消费电子等领域进行应用,预计年销售2000-4000颗,产生经济效益400-800万元/年。
32位单精度浮点乘法器的FPGA实现作者:胡侨娟仲顺安陈越洋党华 | 来源:现代电子技术 | 日期:2007-11-28 | 被阅读:7 次【小中大】摘要: 采用Verilog HDL语言, 在FPGA上实现了32位单精度浮点乘法器的设计, 通过采用改进型Booth编码,和Wallace 树结构, 提高了乘法器的速度。
本文使用Altera Quartus II 4.1仿真软件, 采用的器件是EPF10K100EQ 240 -1, 对乘法器进行了波形仿真, 并采用0.5CMOS工艺进行逻辑综...摘要: 采用Verilog HDL语言, 在FPGA上实现了32位单精度浮点乘法器的设计, 通过采用改进型Booth编码,和Wallace 树结构, 提高了乘法器的速度。
本文使用Altera Quartus II 4.1仿真软件, 采用的器件是EPF10K100EQ 240 -1, 对乘法器进行了波形仿真, 并采用0.5CMOS工艺进行逻辑综合。
关键词: 浮点乘法器; Boo th 算法; W allace 树; 波形仿真随着计算机和信息技术的快速发展, 人们对微处理器的性能要求越来越高。
乘法器完成一次乘法操作的周期基本上决定了微处理器的主频, 因此高性能的乘法器是现代微处理器中的重要部件。
本文介绍了32 位浮点阵列乘法器的设计, 采用了改进的Booth 编码, 和Wallace树结构, 在减少部分积的同时, 使系统具有高速度, 低功耗的特点, 并且结构规则, 易于VLSI的实现。
1 乘法计算公式32 位乘法器的逻辑设计可分为: Booth编码与部分积的产生, 保留进位加法器的逻辑, 乘法阵列的结构。
1.1 Booth编码与部分积的逻辑设计尾数的乘法部分,本文采用的是基4 Booth编码方式, 如表1。
首先规定Am 和Bm表示数据A和B的实际尾数,P 表示尾数的乘积, PPn表示尾数的部分积。
浮点32 位数, 尾数是带隐含位1 的规格化数, 即: Am =1×a22a21….a和Bm= 1×b22b21.…b, 由于尾数全由原码表示,相当于无符号数相乘, 24 × 24 位尾数乘积P 的公式为:1.2 乘法器的阵列结构本文采用的是3 -2 加法器, 输入3 个1 位数据: a, b,ci; 输出2 个1 位数据: s, Co。
标题:32位程序中的double类型计算处理随着计算机科学技术的不断发展,双精度浮点数(double)类型在32位程序中的计算处理成为了关注的焦点之一。
本文将就此话题进行探讨,介绍双精度浮点数在32位程序中的计算处理方法和注意事项。
1. 双精度浮点数的定义和特点双精度浮点数是一种用于表示实数的数据类型,通常占据64位的存储空间,其中52位用于表示尾数,11位用于表示指数,1位用于表示符号位。
这使得双精度浮点数在表示范围和精度上都比单精度浮点数更加优越,因此在科学计算和工程领域得到广泛应用。
2. 双精度浮点数在32位程序中的计算处理双精度浮点数在32位程序中的计算处理需要特别注意,因为在32位系统中,CPU通常只能一次处理32位的数据。
在进行双精度浮点数的计算处理时,需要借助CPU的特殊指令集或者使用软件模拟的方式来完成。
3. 特殊指令集的利用对于支持双精度浮点数计算的32位系统,通常会提供一些特殊的指令集来加速双精度浮点数的计算处理。
Intel的SSE(Streaming SIMD Extensions)指令集就提供了对双精度浮点数进行快速计算的指令,可以大大提高计算速度。
4. 软件模拟的处理方法对于不支持双精度浮点数计算的32位系统,可以通过软件模拟的方式来实现双精度浮点数的计算处理。
这种方法虽然速度较慢,但可以在不支持硬件加速的系统上实现双精度浮点数的计算。
5. 精度和舍入误差的问题双精度浮点数的计算处理中,由于计算机内部二进制表示和十进制实数的差异,常常会出现精度损失和舍入误差。
因此在对双精度浮点数进行计算处理时,需要特别注意精度问题,避免因为舍入误差而影响计算结果的准确性。
6. 结论在32位程序中进行双精度浮点数的计算处理,需要结合特殊指令集和软件模拟的方法来实现。
同时要注意精度和舍入误差的问题,保证计算结果的准确性。
希望本文能够对读者有所帮助,谢谢!通过以上的内容,应该可以帮助你写出一篇高质量的、流畅易读的文章。
32位ARM嵌入式系统扩展USB接口设计常用的主机与嵌入式外设的高速通信接口有LPT并行口、USB、1394及10/100M 以太网等接口。
RS232不适合高速数据传送,1394接口需要专门的适配器接口成本过高,一般较少使用,USB接口被广泛用于高、中、低不同速度设备与主机通信,USB2.0的最高速度可达480Mb/s,可传送高清晰数字视频码流,完全可以替代1394接口,USB与以太网接口相比,采用主从结构,有即插即用特性,驱动程序丰富,互操作性好等优点。
USB(UniversalSerialBus,通用串常用的主机与嵌入式外设的高速通信接口有LPT并行口、USB、1394 及10/100M 以太网等接口。
RS232不适合高速数据传送,1394 接口需要专门的适配器接口成本过高,一般较少使用,USB 接口被广泛用于高、中、低不同速度设备与主机通信,USB2.0 的最高速度可达480Mb/s, 可传送高清晰数字视频码流,完全可以替代1394 接口,USB 与以太网接口相比,采用主从结构,有即插即用特性,驱动程序丰富,互操作性好等优点。
USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口是1994 年Intel、Microsoft 等多家公司联合推出的计算机外设互连总线协议。
USB 接口支持1.5Mb/s、12Mb/s 和480Mb/s 的数据传输速率,支持控制、中断、批量与实时4 种数据传输模式,让外围设备可以有弹性的选择。
不管是交换少量或是大量的数据,还是有无时效的限制,都有合适的传输类型。
USB的实时同步数据传输模式适合于高速实时音视频数据流的传送。
基于ARM(Advanced RISC Machines)处理器的32 位嵌入系统具有极高运算速度和大容量的数据处理能力,常需要设计高速接口与其他设备通信,为此本文讨论基于S3C44B0XARM7 处理器的嵌入式统扩展USB 接口(设备端)的技术方案。
-1882-0引言32位嵌入式实验装置的开发是一项有实际应用价值的研发课题。
随着计算机技术的发展,嵌入式技术在工程领域的应用范围越来越广泛,传统的以8位51单片机为核心的应用已不能适应时代的发展,与此同时以ARM 为代表的32位嵌入式处理器逐渐得到推广。
我们应该适时的将32位嵌入式系统的教学引入到高校教育中来,嵌入式系统涉及到计算机组成原理、微机接口技术以及操作系统等多门专业基础课的知识,因此在本科4年级开设这门课程,可以培养学生综合运用大学所学知识的能力。
为了与课内教学相配套,我们开设了相应的实验,并设计了相应的实验装置。
嵌入式实验装置的开发与普通的嵌入式应用开发有许多不同之处:嵌入式实验装置的重点是让学生学会裁剪及配置硬件和软件的方法,而不是简单地形成一个便携的低功耗产品;而实验装置往往固定在实验室的工作台上,有稳定的电源供应,有丰富的输入输出设备(如鼠标、键盘、液晶屏等),有各种各样的编程和调试手段。
因此实验装置的设计应该强调低成本、坚固耐用、便于操作,而不必考虑提高精密度、降低功耗等,应尽量采用通用的芯片和接口。
因此本文将着手设计一套适合于高校计算机相关学科教学使用的32位嵌入式实验装置。
首先介绍实验装置的硬件设计,然后给出学生实验的一般流程。
1硬件设计1.1总体设计目前32位嵌入式微处理器有多种架构,使用最普遍的是英国ARM 公司技术授权的ARM 系列处理器,运用于实验装置开发的一般是ARM7和ARM9系列产品。
本文采用Intel 公司推出的Xscale PXA255[1,2]处理器,与ARM7和ARM9系列相比,具有运行速度快、性能全、性价比高等的优点。
PXA255内置MMU 、LCD 控制器、USB 设备控制器、串口控制器、蓝牙串口控制器、SD 卡控制器、CF 卡控制器、红外线接口以及AC97接口。
在实验装置的设计中,我们可以直接将以上部分引出,此外还需要Flash 、SDRAM 芯片、网络控制器、USB 主控制器、电源管理部分以及相关的控制逻辑[3]。
摘要摘要随着网络通信技术的高速发展,网络安全逐渐成为人们关注的焦点。
而密码学作为网络安全最重要的一环,不再是局限于军事、国防等少数领域,而是迅速的走进了千家万户。
RSA、ElGamal、DSA、ECC 等公钥密码算法和数字签名算法都建立在大整数运算的基础上,比较耗时的大整数乘法、除法、模乘、模缩减、幂乘等运算却被上述算法大量使用,它们的运算速度对这些算法的实现起着重要的作用,如何快速实现上述几种运算是公钥密码领域普遍关注的热点问题。
本文是在64位Windows 10系统下,以C99标准C为开发语言,以Visual Studio 2010为开发工具,实现了多精度大整数的运算。
论文首先通过调用LibTomMath中的大整数运算函数实现了RSA公钥密码算法。
然后调用库中的一些函数实现了Solovay-Strassen素性测试和Lehmann素性测试等算法。
最后,通过比较两种算法与库中已有的Fermat和Miller-Rabin素性测试算法检测一个数是否为素的成功率得出了最好的素性检测算法——Miller-Rabin算法。
关键词:大整数 LibTomMath 素性检测算法 RSA算法AbstractAbstractWith the rapid development of the network communication technology, network security has gradually become the focus which people pay attention to. As the most important part of network security, Cryptography is no longer confined to military, defense and other minority areas, but quickly into the thousands of households. Public key cryptographic algorithms and digital signature algorithms such as RSA, ElGamal, DSA, ECC are all base on multiple precision arithmetic. Multiple precision multiplication, Division, modular multiplication, mode reduction, modular exponentiation which need more working time is used by public key cryptographic algorithms widely, their speed is very important to the implementations of those algorithms. How to fast implement those arithmetic above is the hot topic in the public key cryptographic field.This paper is under 64 bit windows 10 operating system, using C99 standard C as the development language, with Visual Studio 2010 as development tools, to achieve the arithmetic of the multiple precision integer. Firstly, we invoke the large integer operation function to implement the RSA public-key cryptography algorithm in LibTomMath. Then we invoke some functions to achieve the Solovay-Strassen prime test and Lehmann prime test. Finally, through the comparison of two algorithms and library existing Fermat and Miller Rabin prime test algorithm for the detection of a number whether or not is prime of the success rate and then we come out the best prime test which is the Miller-Rabin test.Keywords:Large integer LibTomMath Test of primalit RSA algorithm目录i目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 论文的主要内容以及章节安排 (3)第二章基于VS2010平台下的LibTomMath (5)2.1 多精度算术 (5)2.2 LibTomMath简介 (6)2.3 为什么选择LibTomMath (7)2.4 大整数的表示法以及在LibTomMath中大数的表示和存储 (8)2.5 LibTomMath库入门知识 (10)第三章 LibTomMath中函数及其意义 (13)3.1 基本操作 (13)3.2 基本算法 (14)3.3 乘法与平方 (16)3.4 模缩减 (18)3.5 幂乘 (20)3.6 较高级算法 (21)3.7 数论算法 (22)第四章基于LibTomMath的算法实现 (25)4.1 LibTomMath的输出 (25)4.2 RSA算法的实现 (25)4.3 Solovay-Strassen素性测试 (28)4.4 Lehmann素性测试 (32)4.5 几种素性算法的比较 (34)第五章总结与展望 (35)ii 目录5.1 总结 (35)5.2 展望 (35)致谢 (37)参考文献 (39)附录A:RSA算法代码 (41)附录B:Solovay-Strassen算法代码 (43)附录C:Lehmann算法代码 (45)第一章绪论1第一章绪论1.1 研究的背景大整数是指超出计算机数据类型表达能力的整数,对Visual Studio 2010来说,它是指超出整型数值范围的整数。
mips 32位数学运算
MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)是一种常见的32位微处理器架构,常被用于嵌入式系统和一些大型计算机系统中。
MIPS架构提供了丰富的数学运算指令集,包括整数运算、浮点运算等。
在MIPS架构中,整数运算指令包括加法、减法、乘法、除法等基本运算,这些指令可以对寄存器中的数据进行操作,同时还有移位指令用于实现乘除运算。
此外,MIPS还提供了逻辑运算指令,如与、或、非、异或等,用于处理逻辑运算。
在浮点运算方面,MIPS架构提供了丰富的浮点运算指令集,包括浮点加减、乘除、开方、取整等指令,这些指令可以对浮点数进行高精度的运算。
MIPS还支持浮点数和整数之间的转换指令,方便在不同数据类型之间进行转换和运算。
除了基本的数学运算指令外,MIPS还提供了一些高级的数学运算指令,如乘累加指令(MAC)、乘累减指令(MSUB)等,这些指令可以实现复杂的数学运算,提高运算效率。
总的来说,MIPS架构提供了丰富的数学运算指令集,可以满足各种计算需求,同时也提供了一些高级的数学运算指令,方便程序员实现复杂的数学运算。
MIPS架构的数学运算指令集的丰富性和灵活性,使其在嵌入式系统和大型计算机系统中得到了广泛的应用。
32位arm嵌入式处理器_32位ARM嵌入式处理器的调试技术随着对高处理能力、实时多任务、网络通信、超低功耗需求的增长,传统8位机已远远满足不了新产品的要求,高端嵌入式处理器已经进入了国内开发人员的视野,并在国内得到了普遍的重视和应用。
ARM内核系列处理器是由英国ARM公司开发授权给其他芯片生产商进行生产的系统级芯片。
目前在嵌入式32位处理器市场中已经达到70%的份额。
笔者在对三星公司的ARM7芯片技术调试的过程中,对这些高端嵌入式系统的调试技术进行了总结。
传统的调试工具及方法存在过分依赖芯片引脚、不能在处理器高速运行下正常工作、占用系统资源且不能实时跟踪和硬件断点、价格过于昂贵等弊端。
目前嵌入式高端处理器的使用渐趋普及。
这些处理器常常运行在100MHz,并且一些内部控制以及内部存储器的总线信号并不体现在外部引脚上。
这种片上系统(SystemonChip)、深度嵌入、软件复杂的发展趋势给传统的调试工具带来了极大的挑战,也给嵌入式处理器开发工程师的工作带来了不便,这就需要更先进的调试技术和工具进行配套。
本文将详细介绍在ARM处理器中采用的几种片上调试技术(on-chipdebugger)。
这些片上调试技术通过在芯片的硬件逻辑中加入调试模块,从而能够降低成本,实现传统的在线仿真器和逻辑分析仪器的功能,并在一定的条件下实现实时跟踪和分析,进行软件代码的优化。
1边界扫描技术(JTAG)边界扫描技术是为了满足当今深度嵌入式系统调试的需要而被__9.1标准所采纳,全称是标准测试访问接口与边界扫描结构(StandardTestAccessPortandBoundaryScanArchitecture)。
JTAG遵循1149.1标准,是面向用户的测试接口,是ARM处理器调试的基础。
本文提到的ARM的E-TRACE调试模式实际上是JTAG的增强版本,其它一些32位嵌入式处理器的调试方式也基本上遵循这个标准。
这个用户接口一般由4个引脚组成:测试数据输入(TDI)、测试数据输出(TDO)、测试时钟(TCK)、测试模式选择引脚(TMS),有的还加了一个异步测试复位引脚(TRST)。
新算法改善嵌入式系统测量精度新算法改善嵌入式系统测量精度标题:新算法在嵌入式系统测量精度中的改善引言:嵌入式系统在现代科技领域中起着至关重要的作用,而测量精度则是评估嵌入式系统性能的重要指标之一。
为了提高嵌入式系统测量精度,我们可以使用新算法来进行改善。
本文将逐步介绍如何利用新算法改善嵌入式系统的测量精度。
第一步:了解嵌入式系统的测量问题在开始改善嵌入式系统的测量精度之前,我们需要先了解目前系统存在的测量问题。
可能的问题包括传感器噪声、信号干扰、环境变化等。
通过仔细分析这些问题,我们可以更好地制定改进策略。
第二步:选择适当的新算法为了解决嵌入式系统的测量问题,我们需要选择适当的新算法。
这可能涉及到信号处理、滤波、校准等方面的技术。
我们可以参考现有的研究成果和技术文献来寻找最适合特定问题的算法。
第三步:实施新算法一旦选择了适当的新算法,我们需要实施它来改善嵌入式系统的测量精度。
这可能包括编写代码、修改硬件设计或应用特定的软件工具等步骤。
在实施过程中,我们需要注意算法的正确性和可行性,并进行适当的测试和验证。
第四步:性能评估在实施新算法后,我们需要对嵌入式系统的测量精度进行评估。
这可以通过与现有系统进行比较,使用标准测试数据或实际场景中的测量结果来完成。
性能评估可以帮助我们了解改进效果,并进一步优化算法和系统设计。
第五步:优化和迭代基于性能评估的结果,我们可以对新算法进行优化和迭代。
这可能涉及到参数调整、算法改进或系统设计的修改等。
通过不断优化和迭代,我们可以进一步提高嵌入式系统的测量精度。
结论:利用新算法改善嵌入式系统的测量精度是一个复杂的过程,需要逐步进行。
通过了解测量问题、选择适当的算法、实施、评估和优化,我们可以逐步提高嵌入式系统的测量精度。
这将有助于提高系统性能,并在各种领域中发挥更大的作用。