有限域GF(2~n)的一种除法运算算法

从有限域GF(2n)的构造出发,论述了其算术运算的原理和方法,着重论述了求逆元运算和除法运算.在此基础上论述了基于高斯消元法的除法运算算法,给出了算法的具体实现过程,得出了仿真计算的结果.     

用VHDL语言实现ALU的算术运算单元

介绍了利用可编程逻辑器件实现高速8位ALU的算术运算单元的设计方法,并且给出了算术运算单元的项层原理图和用VHDL语言编写其子模块的程序.     

应用进位存储加法器快速实现串行乘除法和平方根计算

针对超大规模集成电路设计中并行浮点算术部件所占用面积与功耗大 ,不易在嵌入式低功耗环境中应用的问题 ,提出了可同时实现浮点乘除法和平方根计算宏模块 (ＭＤＳ)的同步串行实现方式 .乘法计算采用了Ｂｏｏｔｈ算法迭代 ;除法与平方根计算的实现采用基 4ＳＲＴ算法 ,迭代中共用商位查询表 ,并同步实现部分冗余结果向非冗余二进制的转换 .为加快迭代的速度 ,摒弃了进位传递加法器 (ＣＰＡ) ,而采用进位存储加法器 (ＣＳＡ)实现迭代中的加法运算 .宏模块设计控制逻辑简单 ,资源面积占用少 ,迭代时间短 ,经可编程逻辑器件验证 ,性能可提高 1…     

基于异步NoC机制的Booth乘法器设计

随着信息化社会的深入发展,数字集成电路技术运用得越来越广泛.乘法器是数字电路系统最重要的算术运算单元之一,影响了整个电路系统的工作效率.实际设计通常采用Booth结构作为数字乘法器实现框架,决定此类乘法器运算效率的最为关键的两个方面是:部分积产生和部分积合并.提出了一种从结构上采用独立路由寻址的机制来实现部分积的产生,设计方法上采用异步微流水线,控制机制上采取数据通路的方法,来设计基于异步NoC(Network On Chip)机制的Booth乘法器设计.最后,通过FPGA开发板进行了仿真和实现,并与传统的Booth乘法器性能做了对比分析.     

计算机浮点数算术运算的舍入误差研究

对计算机浮点数算术运算的舍入误差进行分析,是对数值计算方法作误差分析的基础.论文全面研究了计算机浮点数算术运算的舍入误差的基本理论,对有关结论均作了严格的论证.并举例说明由算术运算的误差界,可建立较复杂运算的误差界.还研究了向前误差分析和向后误差分析的要点.推广上述结果,对矩阵基本运算的舍入误差进行了估计.     

一种快速旋转器的VLSI硬件结构

计算复杂度太高极大地限制了“旋转算术”在数字信号处理领域中的应用，该文提出了快速实现Ｇｉｖｅｎｓ旋转运算的方法，与传统的Ｃｏｒｄｉｃ算法相比较，使“移位—加”运算的次数大大减少，从而为用“旋转算术”代替传统的“乘加算术”创造了条件。进一步给出了各种快速旋转运算的超大规模集成电路（ＶＬＳＩ）硬件结构，在此基础上发展出一种能够实现任意角度旋转的四级流水线快速旋转器，它可以在一类新型的使用Ｇｉｖｅｎｓ旋转序列实现各种正交变换的处理器中做为核心运算单元，使得其计算复杂度与传统的“乘加算术”可比。     

基于FPGA的双线性对密码算法并行架构设计

为提高双线性对加密算法在密码芯片中的执行速度,设计并实现了1种面向双线性对加密运算的并行硬件处理架构.该架构中运算单元由2个同步运行的算术核构成,实现了对双线性对算法中有限域运算的并行处理,提高了硬件资源的复用率.设计采用Verilog HDL编码,并基于FPGA实现.与传统方案相比,该方案在满足安全性的条件下实现了较快的速度和较小的面积,能够满足安全密码芯片的应用要求.     

等式限制型模糊级数

介绍了G．J．Klir提出的限制型模糊算术(CFA),并与L．A.Zadeh的标准模糊算术(SFA)进行了比较。研究等式约束下的模糊运算及其性质,在G．J．Klir的基础上推广了等式约束下的模糊运算,定义了等式限制型模糊级数。     

上下文相关算术编码的VLSI结构设计

由于上下文相关算术编码(CAE)方法的良好压缩特性，使其适用于二值形状视频对象的编码．然而CAE配编码所消耗的运算资源较大，不能满足实时视频编码的要求．为了有效减少数据载入次数，提出一种高效的上下文相关算术编码(CAE)的VISI结构．采用延迟线结构保存输入像素，使其在以后的处理中重复利用．实验结果表明，采用这种结构，有效减少了存储器的访问次数，在计算概率索引时，避免了加法操作，从而达到了利用较少的门电路实现高效编码的设计目标．     

一种有效的MDCT/IMDCT快速算法

提出了一种输入序列长度为N=5×2m的改进型的离散余弦变换（MDCT）的有效算法,可以有效减少数据量,提高计算机储存和运算效率.首先将序列长度为N的MDCT转化为N/2的离散余弦变换IV型（DCT-IV）,然后将后者转化为长度为N/2的离散余弦变换II型（DCT-II）,最后再通过加法和乘法运算实现快速计算过程.同时,分析该算法的算术复杂度.结果表明,较之传统方法,提出的算法能使常用窗型下的MDCT算术复杂度降低20%以上,实现了音频和语音编码领域的运算效率的提高.     

等式约束下的模糊运算

介绍了G.J．Klir提出的限制型模糊算术(CFA),并与L．A．Zadeh的标准模糊算术(SFA)进行了比较。研究等式约束下的模糊运算及其性质,在G．J．Klir的基础上推广了等式约束下的模糊运算,定义了一类可结构元展开的模糊值函数,给出了这类函数的微积分运算,并给出了几个例子。     

校园航拍图像超分辨率重建的粒计算方法

提出了校园航拍图像超分辨率重建的粒计算方法,包括:(1)提出了图像粒化方法,实现图像空间向粒度空间的转化;(2)设计粒之间合并运算和分解运算,构造粒之间的模糊包含关系μ和σ,实现不同粒度空间之间的转化,获取图像的先验知识,指导校园航拍图像超分辨率重建算法的设计;(3)根据自顶向下、自底向上两种模式和图像先验知识,设计校园航拍图像超分辨率重建粒计算算法,实现粒度空间向图像空间的转化.实验验证了提出方法的可行性.     

可编程控制器中算术运算符号的应用研究

本文从Ｆ１系列可编程控制器内位元件的功能作用入手，通过对系统中用普通算述运算指令进行较复杂算术运算时所存在问题的研究与分析，提出了用系统中位元件的状态信息表示算术运算过程中数据符号的方法，解决了在功能较简单的小型可编程控制器中不能实现有一定算法功能的控制问题     

算术逻辑运算单元的设计与仿真

本文利用Verilog硬件描述语言并采用结构化建模方法设计了一个算术逻辑运算单元，并对其进行了仿真测试。该算术逻辑运算单元的字长为32位，能够实现加法、减法、逻辑与、逻辑或四种运算，并产生相关的标志位。仿真结果表明该算术逻辑运算单元的功能是正确的。     

二进制扩域中基于优化正规基的乘法算法及其应用

椭圆曲线密码系统高速实现的关键是点的数乘与加法,实现点的数乘与加法要在基域中做大量的算术运算,其中最耗时的是域元素的乘法。本文给出了一类有限域GF(2m)中乘法的快速实现方法,该方法简单,高效,容易硬件实现。     

基于旋转算术的正交变换快速分解算法

传统上都采用“乘加算术”实现正交变换,鲁棒性差。该文基于新的快速“旋转算术”,提出了各种正交变换包括重叠正交变换快速分解算法与运算结构。它们可以结合使用,将各种正交变换快速分解为Ｇｉｖｅｎｓ旋转序列,用快速旋转器硬件有效地进行运算,使整个变换所需“右移—加”运算次数大大减少,以至于其计算复杂度与传统的“乘加算术”可比,从而可以用在一类新型的以快速旋转器为内核实现各种正交变换的ＶＬＳＩ微处理器中。为此还按照所提出的算法开发了一个与微处理器相应的、能够产生高效控制代码的编译器。     

可变2n点流水线FFT处理器的设计与实现

设计一种可以连续计算N点复数序列傅里叶变换(FFT)的流水线结构处理器,其序列长度N(为2的幂)可变.流水线结构由乒乓存储器将基本运算模块级联而成,对输入数据的顺序以及流水运算的级数加以控制便可计算不同长度序列FFT.给出了由序列长度控制输入数据倒序、旋转因子寻址以及数据输出的实现方法.数据采用块浮点表示,提高了运算精度.用硬件描述语言VHDL在寄存器传输级(RTL级)进行描述,并在单片FPGA上实现.该芯片可工作在80 MHz,连续计算时,处理长度为1 024点的序列仅需12.8 μs.     

一种高效的CABAC熵编码硬件设计

本设计是一种以基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)为熵编码的高效视频编码方案,通过(CABAC)硬件结构的输入输出模块优化和算术编码模块优化来提高整体架构的效率及主频.在输入模块优化方面,采用四级缓存输入和残差系数优化传输;在算术编码模块优化方面,通过上下文模型索引预读取、预归一化查表和并入串出码流输出设计,提高整体架构的工作效率及主频,降低资源消耗,实现高效流水线高主频硬件架构.硬件设计使用90 nm标准单元库进行综合,可在工作频率为370 MHz下实现流水线,使用电路门数为43.49×10~3.该处理速率及吞吐率可支持HEVC标准的通用测试条件下1 080 P视频30帧·s~(-1)的实时编码.     

改进的静态图像压缩技术

在多媒体技术中,静态图像压缩技术成为世界学术界研究的热点.本文在国际标准组织制定的静态图像压缩标准JPEG的基础上,提出了一种采用新的傅立叶分析技术-算术傅立叶变换(AFT)来快速计算离散余弦变换(DCT)系数值,改进了静态图像压缩技术,克服了DCT运算速度慢的缺点,同时克服了传统的快速离散余弦变换(FDCT)程序复杂,子进程多的缺点.实验表明运用新型的AFT的DCT快速算法代替传统的DCT算法实现静态图像压缩可以使运算时间大幅度减少,该方法为实现静态图像压缩开辟了新的思路和途径.     

基于LAMMPS系统的集群运算系统架构

为解决分子动力学计算系统LAMMPS(Large scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)运算数据量大、不易控制的问题,应用云计算方法,设计了智能化、高效化的集群LAMMPS运算系统架构。该架构将FTP(File Transfer Protocol)存储技术、UDP(User Datagram Protocol)快速网络传输、LAMMPS分子动力学计算技术相结合,降低了运算过程中的人工干预,提高了分子模型处理效率,并为分子级别物理、化学的计算机仿真研究提供了新的集群化解决方案。