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微 电子学与计算机 2005年第22卷第 12期 浮点乘加部件中三操作数前导1预测算法的设计 梅小露1,2 (1中国科学院计算技术研究所，北京100080)(2中国科学院研究生院，北京 100039) 摘 要:提出了一种应用于高效浮点乘加部件的三操作数前导 I预测算法。高效浮点乘加部件需要实现三个操作 数的前导1预测(LAP)电路，传统的LOP算法不能直接处理三个操作数，通过间接方法实现又会增加关健路径延 时并增大电路面积。三操作数】0P算法是针对传统LAP算法的这一局限提出的，可以有效缩短前导1预测电路的 延时并减少面积，从而缩短整个乘加部件的延时。文章以龙芯2号通用CPU中浮点乘加部件的106位前导1预测 电路为例，分别采用传统LAP算法和三操作数LOP算法实现了电路，实脸结果表明，三操作数LAP算法比传统算 法延时能降低约16.67%,总面积减少约19.63%. 关健调:前导1预测，三操作数，乘加部件 中圈法分类号，TP332.2 文板标识码,A 文班编号:1000-7180(2005)12-016-05 AlgorithmicDesignofa3-OperandLeading-OnePrediction LogicinFloating-PointMultiple-AddFusedUnits MEIXiao-Lu (1InstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080) (2GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing100039) Abstract;Thispaperdescribesthedesignofa3-operandleading-oneprediction(LOP)logicforanenhancedfloating- pointmultiply-addfusedunit.Thisenhancedmultiply-addfusedunitneedaLOPcircuittodealwith3operands.How- ever,thetraditionalLOPcannotdealwith3operandsdirectly.Ifusinganindirectmethod,thetraditionalLAPwillin- .easethede晰ofthecriticalpathandenlargethecircuitarea.Weimplementedthe106-bitleading-oneprediction circuitisthemultiply-addfusedunitofGodson-2,usingthetraditionalLOPandtheproposedLOPrespectively.Com- paredwiththedesignusingthetraditionalLOP,theoneusingproposedLOPcanreducethedelayofthecriticalpall妙 16.67%andreducethe~ 铸 19.63%approximately. Keywords:Leading-oneprediction,3-operand,Multiply-addfused 1 引言 结构之一。采用这种结构，前导1预测电路处在整 浮点乘加部件是指完成D=A十B*C的功能部 个设计的关键路径上，因此，缩短前导1预测电路 件，它能够加快浮点运算的速度，提高运算精度。诸 的延时能够直接提高浮点乘加部件的性能。 如内积运算(向量点乘)、多项式计算等，采用乘加 乘加部件采用的前导1预测电路需要处理三 部件可以大幅度提高性能。目前，许多商用处理器 个操作数，然而传统的LOP算法不能直接处理三个 采用了浮点乘加部件，如Intel的Pent