Arithmetic unit speed depends strongly on the algorithms employed to realize the basic arithmetic operations.(add, subtract multiply, and divide) and on the logic design. Recent advances in VLSI have increased the feasibility of hardware implementation of floating point arithmetic units and microprocessors require a powerful floating-point processing unit as a standard option. This paper describes the design of floating-point multiplier for IEEE 754-1985 Single-Precision operation. Booth encoding algorithm method to reduce partial products and a Wallace tree of 4-2 CSA is adopted in fraction multiplication part to generate the $32{\times}32$ single-precision product. New scheme of rounding and sticky-bit generation is adopted to reduce area and timing. Also there is a true sign generator in this design. This multiplier have been implemented in a ALTERA FLEX EPF10K70RC240-4.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.48
no.10
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pp.72-81
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2011
In this paper, we proposed and designed a novel floating point converter which supports single and double precisions of IEEE754 standard. The proposed convertor supports conversions between floating point number single/double precision and signed fixed point number(32bits/64bits) as well as conversions between signed integer(32bits/64bits) and floating point number single/double precision and conversions between floating point number single and double precisions. We defined a new internal format to convert various input types into one type so that overflow checking could be conducted easily according to range of output types. The internal format is similar to the extended format of floating point double precision defined in IEEE754 2008 standard. This standard specifies that minimum exponent bit-width of the extended format of floating point double precision is 15bits, but 11bits are enough to implement the proposed converting unit. Also, we optimized rounding stage of the convertor unit so that we could make it possible to operate rounding and represent correct negative numbers using an incrementer instead an adder. We designed single cycle data path and 5 cycles data path. After describing the HDL model for two data paths of the convertor, we synthesized them with TSMC 180nm technology library using Synopsys design compiler. Cell area of synthesis result occupies 12,886 gates(2 input NAND gate), and maximum operating frequency is 411MHz.
This paper presents a design of a divide unit supporting IEEE-754 floating point standard single-precision with 32-bit word length. Its functions have been verified with ALTERA MAX PLUS II tool. For a high-speed division operation, the radix-4 non-restoring algorithm has been applied and CLA(carry-look -ahead) adders has been used in order to improve the area efficiency and the speed of performance for the fraction division part. The prevention of the speed decrement of operations due to clocking has been achieved by taking advantage of combinational logic. A quotient select block which is very complicated and significant in the high-radix part was designed by using P-D plot in order to select the fast and accurate quotient. Also, we designed all division steps with Gate-level which visualize the operations and delay time.
Kim, Myeong Hwm;Oh, Min Seok;Lee, Kwang Yeob;Kim, Won Jong;Cho, Han Jin
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.42
no.10
s.340
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pp.55-64
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2005
In this paper, we designed floating point units to accelate real-time 3D Graphics for Geometry processing. Designed floating point units support IEEE-754 single precision format and we confirmed 100 MHz performance of floating point add/mul unit, 120 MHz performance of floating point NR inverse division unit, 200 MHz performance of floating point power unit, 120 MHz performance of floating point inverse square root unit at Xilinx-vertex2. Also, using floating point units, designed Geometry processor and confirmed 3D Graphics data processing.
In this paper, we present a coprocessor that can operate with ARM microprocessors. The coprocessor supports IEEE 754 standard single- and double-precision binary floating point arithmetic operations. The design objective is to achieve minimum-area, low-power and acceleration of processing power of ARM microprocessors. The instruction set is compatible with ARM7500FE. The coprocessor is written in verilog HDL and synthesized by the SYNOPSYS Design Compiler. The gate count is 38,115 and critical path delay is 9.52ns.
Nowadays ARM7 core is used in many fields such as PDA systems because of the low power and low cost. It is a general-purpose processor, designed for both efficient digital signal processing and controller operations. But the advent of the wireless communication creates a need for high computational performance for signal processing. And then This paper has been designed a floating-point multiplier compatible to IEEE-754 single precision format for ARMTTDMI performance improvement.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.48
no.10
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pp.82-90
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2011
Because of the development of Smart phone devices, the demands of high performance FPU(Floating-point Unit) becomes increasing. Therefore, we propose the high-speed single-/double-precision FPU design that includes an elementary add/sub unit and improved multiplier and compare and convert units. The most commonly used add/sub unit is optimized by the parallel rounding unit. The matrix operation is used in complex calculation something like a graphic calculation. We designed the Multiply-Add Fused(MAF) instead of multiplier to calculate the matrix more quickly. The branch instruction that is decided by the compare operation is very frequently used in various programs. We bypassed the result of the compare operation before all the pipeline processes ended to decrease the total execution time. And we included additional convert operations that are added in IEEE754-2008 standard. To verify our RTL designs, we chose four hundred thousand test vectors by weighted random method and simulated each unit. The FPU that was synthesized by Samsung's 45-nm low-power process satisfied the 600-MHz operation frequency. And we confirm a reduction in area by comparing the improved FPU with the existing FPU.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.21
no.5
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pp.1345-1359
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1996
This paper presents a floating point arithmetic unit (FPAU) for supescalar microprocessor that executes fifteen operations such as addition, subtraction, data format converting, and compare operation using two pipelined arithmetic paths and new rounding and normalization scheme. By using two pipelined arithmetic paths, each aritchmetic operation can be assigned into appropriate arithmetic path which high speed operation is possible. The proposed normalization an rouding scheme enables the FPAU to execute roundig operation in parallel with normalization and to reduce timing delay of post-normalization. And by predicting leading one position of results using input operands, leading one detection(LOD) operation to normalize results in the conventional arithmetic unit can be eliminated. Because the FPAU can execuate fifteen single-precision or double-precision floating-point arithmetic operations through three-stage pipelined datapath and support IEEE standard 754, it has appropriate structure which can be ingegrated into superscalar microprocessor.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.46
no.3
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pp.20-25
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2009
We propose hardware architecture of floating-point square root and inverse square root arithmetic units using lookup tables. They are used for lighting engines and shader processor for 3D graphic processing. The architecture is based on Taylor series expansion and consists of lookup tables and correction units so that the size of look-up tables are reduced. It can be applied to 32 bit floating point formats of IEEE-754 and reduced 24 bit floating point formats. The square root and inverse square root arithmetic units for 32 bit and 24 bit floating format number are designed as the proposed architecture. They can operation in a single cycle, and satisfy the precision of $10^{-5}$ required by OpenGL 1.x ES. They are designed using Verilog-HDL and the RTL codes are verified using an FPGA.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.32
no.5
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pp.855-867
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2022
As the need for a deep learning accelerator increases with the development of IoT equipment, research on the implementation and safety verification of the deep learning accelerator is actively. In this paper, we propose a new side channel analysis methodology for secret information that overcomes the limitations of the previous study in Usenix 2019. We overcome the disadvantage of limiting the range of weights and restoring only a portion of the weights in the previous work, and restore the IEEE754 32bit single-precision with 99% accuracy with a new method using CPA. In addition, it overcomes the limitations of existing studies that can reverse activation functions only for specific inputs. Using deep learning, we reverse activation functions with 99% accuracy without conditions for input values with a new method. This paper not only overcomes the limitations of previous studies, but also proves that the proposed new methodology is effective.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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