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嵌入式高精度浮点协处理器设计的任务书

一、任务背景

嵌入式高精度浮点协处理器是一种面向特定应用领域的专用处理器，该

处理器可以和主处理器配合完成高精度计算任务，能够极大地提高系统

的运算速度和计算精度。目前，嵌入式高精度浮点协处理器已经广泛应

用于计算机视觉、图像处理、数字信号处理、科学计算等领域。

二、任务要求

1.设计一款面向嵌入式系统的高精度浮点协处理器，应支持IEEE754标

准格式浮点数的运算。要求处理器的精度高达128位。

2.实现处理器的算术逻辑单元，支持基本运算符的算数运算，包括加、

减、乘、除等。

3.实现处理器的浮点操作单元，支持基本浮点运算符的浮点运算，包括

浮点加、浮点减、浮点乘、浮点除等。

4.实现处理器的控制单元，支持程序控制的功能。

5.设计一套适合的指令集体系结构，以支持上述功能。

6.设计并实现一套测试程序，以检验处理器的正确性和稳定性。

7.使用VerilogHDL语言进行处理器的RTL级设计与仿真的实现。

8.要求在设计中注重性能和低功耗的平衡。

三、任务计划

1.阶段一：准备阶段

任务：分析需求，了解任务要求和设计目标。研究IEEE754标准格式浮

点数的运算规则。查找相关资料，阅读相关文献。

时间：2周。

2.阶段二：处理器架构设计阶段

任务：选择符合需求的处理器架构设计、选择适合的处理器单元和计算

单元，初步设计处理器架构。

时间：4周。

3.阶段三：指令集设计阶段

任务：设计指令集，确定指令格式。

时间：2周。

4.阶段四：单元设计与功能验证阶段

任务：完成各个单元的设计、实现与验证（算术逻辑单元、浮点操作单

元和控制单元），推演各个单元的操作过程，确保每个单元的逻辑正确。

完成单元级别的仿真和验证，保证单元的正确性。

时间：6周。

5.阶段五：模块设计与集成阶段

任务：将各个单元集成为模块，联合调试模块，完成处理器RTL级别的

设计，保证模块之间的逻辑正确。

时间：8周。

6.阶段六：仿真与实验阶段

任务：运用测试程序进行仿真，测试处理器的正确性和稳定性。实现硬

件，使用真实数据进行测试。

时间：4周。

四、任务支持

1.设计过程中需要的软件和硬件资源由开发者自行解决。

2.设计过程中所需的工具包括：VerilogHDL编译器、仿真器、综合器。

3.对于遇到的问题，开发者可以随时向指导教师寻求支持。

五、任务评价指标

1.设计符合IEEE754转换标准的高精度浮点协处理器。

2.设计稳定，能够正确地完成各项计算任务。

3.设计具有高性能、低功耗等优点的处理器。

4.设计符合实际应用需求的指令集。

5.按时完成任务计划。