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3.12 浮点数运算的HDL描述
在IEEE-754规范（32位和64位）和IEEE-854（可变宽度）规范中，都对浮点数进行了定义。很多年前，处理器和IP中就开始使用浮点数了。浮点格式是一种很容易理解的格式，它是一个符号幅度系统，其中对符号的处理不同于对幅度的处理。
下面给出在Vivado 2017.2中使用VHDL语言添加浮点支持的详细步骤。
（1）在“Sources”窗口中，找到并单击设计文件，如top.vhd文件。在下面的“Source File Properties”窗口中，找到并单击“Type：”右侧的
按钮，出现“Set Type”对话框。
（2）在“Set Type”对话框“File type”右侧的下拉框中找到并选择“VHDL 2008”，将该文件设置为支持VHDL 2008的语法标准。
注 ：（1）对于综合而言，需要将浮点运算库的声明语句设置为
library ieee;
use ieee.float_pkg.all;
（2）对于仿真而言，需要将浮点运算库的声明语句设置为
library ieee_proposed;
use ieee_proposed.float_pkg.all;
对于VHDL语言而言，不同精度的浮点数的范围表示为
（1）对于32位浮点数而言，范围为（8 downto-23），声明数据类型为float32。
其中：
① 8表示符号位。
② 7 downto 0表示指数部分，即8位宽度。
③-1 downto-23表示小数部分，即23位宽度。
（2）对于64位浮点数而言，范围为（11 downto-52），声明数据类型为float64。
其中：
① 11表示符号位。
② 10 downto 0表示指数部分，即11位宽度。
③-1 downto-52表示小数部分，即52位宽度。
（3）对于128位浮点数而言，范围为（15 downto-112），声明数据类型为float128。
其中：
① 15表示符号位。
② 14 downto 0表示指数部分，即15位宽度。
③-1 downto-112表示小数部分，即112位宽度。
（4）对于可变长度的浮点数而言，范围为（m downto n）。
其中：
① m为正整数，n为负整数。
② m表示符号位。
③ m-1 downto 0表示指数部分，即m位宽度。
④-1 downto n表示小数部分，即n位宽度。
单精度浮点数加法运算的VHDL描述如代码清单3-25所示。
代码清单3-25 单精度浮点数加法运算的VHDL描述
注 ：（1） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_add路径中，打开该设计的可综合文件。
（2） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_add_sim路径中，打开该设计的仿真文件。
单精度浮点数加法运算的仿真结果如代码清单3.31所示。
图3.31 单精度浮点数加法运算的仿真结果
思考与练习3-30 ：请分析单精度浮点数加法运算的仿真结果，验证设计的正确性。
单精度浮点数减法运算的VHDL描述如代码清单3-26所示。
代码清单3-26 单精度浮点数减法运算的VHDL描述
注 ：（1） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_sub路径中，打开该设计的可综合文件。
（2） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_sub_sim路径中，打开该设计的仿真文件。
单精度浮点数减法运算的仿真结果如图3.32所示。
图3.32 单精度浮点数减法运算的仿真结果
思考与练习3-31 ：请分析单精度浮点数减法运算的仿真结果，验证设计的正确性。
单精度浮点数乘法运算的VHDL描述如代码清单3-27所示。
代码清单3-27 单精度浮点数乘法运算的VHDL描述
注 ：（1） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_mul路径中，打开该设计的可综合文件。
（2） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_mul_sim路径中，打开该设计的仿真文件。
单精度浮点数乘法运算的仿真结果如图3.33所示。
图3.33 单精度浮点数乘法运算的仿真结果
思考与练习3-32 ：请分析单精度浮点数乘法运算的仿真结果，验证设计的正确性。
单精度浮点数除法运算的VHDL描述如代码清单3-28所示。
代码清单3-28 单精度浮点数除法运算的VHDL描述
注 ：（1） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_div路径中，打开该设计的可综合文件。
（2） 读者可以定位到本书所提供资料的\fpga_dsp_example\float_point_div_sim路径中，打开该设计的仿真文件。
单精度浮点数除法运算的仿真结果如图3.34所示。
图3.34 单精度浮点数除法运算的仿真结果
思考与练习3-33 ：请分析单精度浮点数除法运算的仿真结果，验证设计的正确性。