英特尔Agilex® 7可变精度DSP模块用户指南

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ID 683037
日期 4/11/2023
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1. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块概述 2. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块架构 3. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块操作模式 4. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP块设计考量 5. Native Fixed Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP核参考 6. Multiply Adder Intel FPGA IP核参考 7. ALTMULT_COMPLEX Intel FPGA IP核参考 8. LPM_MULT Intel FPGA IP核参考 9. LPM_DIVIDE英特尔FPGA IP核 10. Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP参考 11. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块用户指南存档 12. 英特尔® Agilex可变精度DSP模块用户指南文档修订历史
1. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块概述 x
1.1. 功能特性 1.2. 英特尔® Agilex™ 7器件中支持的操作模式
1.2. 英特尔® Agilex™ 7器件中支持的操作模式 x
1.2.1. 定点算术运算 1.2.2. 浮点算术运算
2. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块架构 x
2.1. 定点算术运算 2.2. 浮点算术运算
2.1. 定点算术运算 x
2.1.1. 定点算术运算的输入寄存器Bank 2.1.2. 定点算术运算的流水线寄存器 2.1.3. 定点算术的预加器 2.1.4. 定点算术运算的内部系数 2.1.5. 定点算术运算的乘法器 2.1.6. 定点算术运算的加法器或减法器 2.1.7. 定点算术运算的累加器、Chainout加法器和预加载常量 2.1.8. 定点算术运算的脉动寄存器 2.1.9. 定点算术运算的双重累加寄存器 2.1.10. 定点算术运算的Output寄存器Bank
2.1.7. 定点算术运算的累加器、Chainout加法器和预加载常量 x
2.1.7.1. 动态Chainout
2.2. 浮点算术运算 x
2.2.1. 浮点算术运算的输入寄存器Bank 2.2.2. 浮点算术运算的流水线寄存器 2.2.3. 浮点算术运算的乘法器 2.2.4. 浮点算术运算的加法器或减法器 2.2.5. 浮点算术运算的输出寄存器Bank 2.2.6. 浮点算术运算的异常处理
3. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块操作模式 x
3.1. 定点算术运算的操作模式 3.2. 浮点算术运算的操作模式
3.1. 定点算术运算的操作模式 x
3.1.1. 独立乘法器模式 3.1.2. 8×8 （无符号）或 9×9（有符号）Sum of 4模式 3.1.3. 乘法器加法器求和模式 3.1.4. 独立复数乘法器 3.1.5. 脉动FIR模式
3.1.1. 独立乘法器模式 x
3.1.1.1. 18 × 18或18 × 19独立乘法器 3.1.1.2. 27 × 27独立乘法器
3.1.4. 独立复数乘法器 x
3.1.4.1. 18 × 19乘法运算与36-Bit输入求和模式
3.1.5. 脉动FIR模式 x
3.1.5.1. 映射脉动模式用户视图到可变精度模块架构视图 3.1.5.2. 18-bit脉动FIR模式 3.1.5.3. 27-bit脉动FIR模式
3.2. 浮点算术运算的操作模式 x
3.2.1. FP32单精度浮点算术运算函数 3.2.2. FP16半精度浮点算术运算函数 3.2.3. 多浮点可变精度DSP模块函数
3.2.1. FP32单精度浮点算术运算函数 x
3.2.1.1. FP32乘法模式 3.2.1.2. 加法或减法模式 3.2.1.3. 乘法累加模式 3.2.1.4. FP32 Vector One模式 3.2.1.5. FP32 Vector Two模式
3.2.2. FP16半精度浮点算术运算函数 x
3.2.2.1. FP16支持的精度格式 3.2.2.2. 两个FP16乘法求和模式 3.2.2.3. 两个FP16乘法与FP32加法求和模式 3.2.2.4. 两个FP16乘法与累加求和模式 3.2.2.5. FP16 Vector One模式 3.2.2.6. FP16 Vector Two模式 3.2.2.7. FP16 Vector Three模式
3.2.3. 多浮点可变精度DSP模块函数 x
3.2.3.1. 乘加或乘减模式 3.2.3.2. 直接向量点积 3.2.3.3. 复数乘法
4. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP块设计考量 x
4.1. 定点算术运算 4.2. 浮点算术运算 4.3. 英特尔® Agilex™ 7器件中的DSP块级联限制
4.1. 定点算术运算 x
4.1.1. 输入、流水线和输出寄存器的配置 4.1.2. 定点算术运算的内部系数和预加器 4.1.3. 定点算术运算的累加器 4.1.4. 定点算术运算的输入级联 4.1.5. Chainout加法器
4.1.1. 输入、流水线和输出寄存器的配置 x
4.1.1.1. Input寄存器的限制 4.1.1.2. 流水线寄存器的限制 4.1.1.3. 每操作模式支持的寄存器配置
4.1.4. 定点算术运算的输入级联 x
4.1.4.1. 动态Scanin
4.2. 浮点算术运算 x
4.2.1. 输入、流水线和输出寄存器的配置 4.2.2. Chainout加法器
4.2.1. 输入、流水线和输出寄存器的配置 x
4.2.1.1. FP32操作模式支持的寄存器配置 4.2.1.2. FP16操作模式支持的寄存器配置
5. Native Fixed Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP核参考 x
5.1. Native Fixed Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP发布信息 5.2. 支持的操作模式 5.3. 定点算术运算的最大输入数据宽度 5.4. 定点算术运算的最大Output数据宽度 5.5. 参数化Native Fixed Point DSP IP 5.6. Native Fixed Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP信号
5.3. 定点算术运算的最大输入数据宽度 x
5.3.1. 18 x 18 Plus 36模式中使用少于36-Bit操作数实例
5.5. 参数化Native Fixed Point DSP IP x
5.5.1. 操作模式选项卡 5.5.2. 输入级联选项卡 5.5.3. 预加器选项卡 5.5.4. 内部系数选项卡 5.5.5. 累加器/输出链接（Chaining） 5.5.6. 流水线 5.5.7. 清零信号
5.6. Native Fixed Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP信号 x
5.6.1. 9 × 9 Sum of 4模式信号 5.6.2. 18 × 18 Full模式信号 5.6.3. 18 × 18 Sum of Two模式信号 5.6.4. 18 × 18 Plus 36模式信号 5.6.5. 18 × 18脉动模式信号 5.6.6. 27 × 27模式信号
6. Multiply Adder Intel FPGA IP核参考 x
6.1. Multiply Adder Intel FPGA IP发布信息 6.2. 功能特性 6.3. 参数 6.4. 信号
6.2. 功能特性 x
6.2.1. 预加器 6.2.2. 脉动延迟寄存器 6.2.3. 预加载常量 6.2.4. 双重累加器
6.2.1. 预加器 x
6.2.1.1. 预加器简单模式 6.2.1.2. 预加器系数模式 6.2.1.3. 预加器输入模式 6.2.1.4. 预加器平方模式 6.2.1.5. 预加器常量模式
6.3. 参数 x
6.3.1. General选项卡 6.3.2. 特殊模式（Extra Modes） 6.3.3. 乘法器选项卡 6.3.4. 预加器选项卡 6.3.5. 累加器选项卡 6.3.6. 脉动/Chainout选项卡 6.3.7. 流水线选项卡
7. ALTMULT_COMPLEX Intel FPGA IP核参考 x
7.1. ALTMULT_COMPLEX Intel FPGA IP发布信息 7.2. 功能特性 7.3. 复数乘法 7.4. 参数 7.5. 信号
8. LPM_MULT Intel FPGA IP核参考 x
8.1. LPM_MULT Intel FPGA IP发布信息 8.2. 功能特性 8.3. 参数 8.4. 信号
8.3. 参数 x
8.3.1. General选项卡 8.3.2. General 2选项卡 8.3.3. 流水线选项卡
9. LPM_DIVIDE英特尔FPGA IP核 x
9.1. LPM_DIVIDE Intel FPGA IP发布信息 9.2. 功能特性 9.3. Verilog HDL Prototype（Verilog HDL原型开发） 9.4. VHDL组件声明 9.5. VHDL LIBRARY_USE Declaration（VHDL LIBRARY_USE声明） 9.6. 端口 9.7. 参数
9.7. 参数 x
9.7.1. General选项卡 9.7.2. General 1选项卡
10. Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP参考 x
10.1. Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP发布信息 10.2. Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP核支持的操作模式 10.3. 参数化Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP 10.4. Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP核信号
10.3. 参数化Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP x
10.3.1. General选项卡 10.3.2. Registers选项卡
10.4. Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP核信号 x
10.4.1. FP32乘法模式信号 10.4.2. FP32加法或减法模式信号 10.4.3. FP32乘法与加法或减法模式信号 10.4.4. FP32乘法与累加模式信号 10.4.5. FP32 Vector One和Vector Two模式信号 10.4.6. 两个FP16乘法求和模式信号 10.4.7. 两个FP16乘法与FP32加法求和模式信号 10.4.8. 两个FP16乘法与累加求和模式信令 10.4.9. FP16 Vector One和Vector Two模式信号 10.4.10. FP16 Vector Three模式信号
1. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块概述
2. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块架构
3. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块操作模式
4. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP块设计考量
5. Native Fixed Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP核参考
6. Multiply Adder Intel FPGA IP核参考
7. ALTMULT_COMPLEX Intel FPGA IP核参考
8. LPM_MULT Intel FPGA IP核参考
9. LPM_DIVIDE英特尔FPGA IP核
10. Native Floating Point DSP 英特尔® Agilex™ FPGA IP参考
11. 英特尔® Agilex™ 7可变精度DSP模块用户指南存档
12. 英特尔® Agilex可变精度DSP模块用户指南文档修订历史

2.2.6. 浮点算术运算的异常处理

英特尔® Agilex™ 7浮点运算支持乘法器和加法器模块的异常处理。

表 9.  支持的异常标志
浮点格式 异常标志 宽度 描述
单精度 乘法运算
fp32_mult_overflow 1

此信号指示加法器结果是否大于可表示的最大值。

1：如果乘法器结果大于可表示的最大值，则该结果被转换成无穷大。

0：如果乘法器结果未大于可表示的最大值。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或减法器模式）下不可用。

fp32_mult_underflow 1

此信号指示乘法器结果是否小于可表示的最小值。

1：如果乘法器结果小于可表示的最小非零绝对值，则该结果被清零。

0：如果乘法器结果大于可表达的最小值。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或减法器模式）下不可用。

fp32_mult_inexact 1

此信号指示乘法器结果是否未精确表示。

1：如果乘法器结果为：
  • 近似值
  • 比可表示的最小值更小的值或
  • 比可表示的最大值更大的值。

0：如果乘法器结果不满足任何上述条件。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或减法器模式）下不可用。

fp32_mult_invalid 1

该信号指示乘法器运算是否定义不清（ill-defined）并产生无效结果。

1：如果乘法器结果无效并转换为qNaN。

0：如果乘法器结果不是无效数字。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或减法器模式）下不可用。

加法运算
fp32_adder_overflow 1

此信号指示加法器结果是否大于可表示的最大值。

1：如果加法器结果大于可表示的最大值，则该结果被转换成无穷大。

0：如果加法器结果未大于可表示的最大值。

此信号在Multiplication Mode（乘法运算模式）下不可用。

fp32_adder_underflow 1

此信号指示加法器结果是否小于可表示的最小值。

1：如果加法器结果小于可表示的最小非零绝对值，则该结果被清零。

0：如果加法器结果大于可表示的最小值。

此信号在Multiplication Mode（乘法运算模式）下不可用。

fp32_adder_inexact 1

此信号指示加法器结果是否未精确表示。

1：如果加法器结果为：
  • 近似值
  • 比可表示的最小值更小的值或
  • 比可表示的最大值更大的值。

0：如果加法器结果不满足任何上述条件。

此信号在Multiplication Mode（乘法运算模式）下不可用。

fp32_adder_invalid 1

该信号指示加法器运算是否定义不清（ill-defined）并产生无效结果。

1：如果加法器结果无效并转换为qNaN。

0：如果加法器结果不是无效数字。

此信号在Multiplication Mode（乘法运算模式）下不可用。

半精度 乘法运算

fp16_mult_top_overflow

fp16_mult_bot_overflow

1

此信号指示顶部或底部乘法器结果是否大于可表示的最大值。

1：如果乘法器结果大于可表示的最大值，则该结果被转换成无穷大。

0：如果乘法器结果小于可表示的最大值。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或者减法模式）和Extended（扩展）格式时不可用。

fp16_mult_top_underflow

fp16_mult_bot_underflow

1

此信号指示顶部或底部乘法器结果是否小于可表示的最小值。

1：如果乘法器结果小于可表示的最小值，则该结果被清零。

0：如果乘法器结果大于可表示的最小值。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或者减法模式）和Extended（扩展）格式时不可用。

fp16_mult_top_inexact

fp16_mult_bot_inexact

1

此信号指示顶部或底部乘法器结果是否是一个准确表示。

1：如果乘法器结果为：
  • 近似值
  • 比可表示的最小值更小的值或
  • 比可表示的最大值更大的值。

0：如果乘法器结果不满足任何上述条件。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或减法器模式）下不可用。

fp16_mult_top_invalid

fp16_mult_bot_invalid

1

该信号指示乘法器运算是否定义不清（ill-defined）并产生无效结果。

1：如果乘法器结果无效并转换为qNaN。

0：如果乘法器结果不是一个无效数字。

此信号在Adder or Subtract Mode（加法器或减法器模式）下不可用。

fp16_mult_top_infinite

fp16_mult_bot_infinite

1

此信号指示顶部或底部乘法器结果是一个正无穷还是负无穷。

1：如果结果是无穷大

0：如果结果是规范化浮点数（normalized float）或在适当的无穷大范围内

此信号仅适用于Extended格式。

fp16_mult_top_zero

fp16_mult_bot_zero

1

此信号指示顶部或底部乘法器结果是一个正零或者负零。

1：如果结果为零

0：如果结果不为零

此信号仅适用于Extended格式。

加法运算
fp16_adder_overflow 1

此信号指示加法器结果是否大于可表示的最大值。

1：如果加法器结果大于可表示的最大值，则该结果被转换成无穷大。

0：如果加法器结果未大于可表示的最大值。

此信号在Multiplication Mode Extended格式时不可用。

fp16_adder_underflow 1

此信号指示加法器结果是否小于可表示的最小值。

1：如果加法器结果小于可表示的最小值，则该结果被清零。

0：如果加法器结果大于可表示的最小值。

此信号在Multiplication Mode Extended格式时不可用。

fp16_adder_inexact 1

此信号指示加法器结果是否是一个确切的表示。

1：如果加法器结果为：
  • 近似值
  • 比可表示的最小值更小的值或
  • 比可表示的最大值更大的值。

0：如果加法器结果不满足任何上述条件。

此信号在Multiplication Mode（乘法运算模式）下不可用。

fp16_adder_invalid 1

该信号指示加法器运算是否定义不清（ill-defined）并产生无效结果。

1：如果加法器结果无效并转换为qNaN。

0：如果加法器结果不是无效数字。

此信号在Multiplication Mode（乘法运算模式）下不可用。

fp16_adder_infinite 1

此信号指示加法器结果是一个正无穷还是负无穷。

1：如果结果是无穷大

0：如果结果是规范化浮点数（normalized float）或在适当的无穷大范围内

此信号仅适用于Extended格式。

fp16_adder_zero 1

此信号指示加法器结果是一个正零或者负零。

1：如果结果为零

0：如果结果不为零

此信号仅适用于Extended格式。

表 10.  FP32 Multiplication、FP16 Flushed和FP16 Bfloat16模式乘法器异常处理的可能结果
Input A Input B 结果 4

标志（Flag）

上溢/下溢/不准确/无效
规格化（Normalized） 规格化 规格化的值 0/0/0/0
规格化（四舍五入）值 0/0/1/0
正/负无穷值 1/0/1/0
非规约（非正常）值 0/1/1/0
0或非规约（非正常） 规格化（Normalized） 0值 0/0/0/0
正/负无穷 规格化（Normalized） 正/负无穷值 0/0/0/0
Quiet Not A Number（qNaN） 规格化（Normalized） qNaN值 0/0/0/0
0或非规约（非正常） 0或非规约（非正常） 0值 0/0/0/0
正/负无穷 0或非规约（非正常） qNaN值 0/0/0/1
Quiet Not A Number (qNaN) 0或非规约（非正常） qNaN值 0/0/0/0
正/负无穷 正/负无穷 正/负无穷值 0/0/0/0
Quiet Not A Number (qNaN) 正/负无穷 qNaN值 0/0/0/0
Quiet Not A Number (qNaN) Quiet Not A Number (qNaN) qNaN值 0/0/0/0
表 11.  FP32 ddition/Subtraction、FP16 Flushed和FP16 Bfloat16模式加法器异常处理的可能结果
Input A Input B 结果： 4

标志（Flag）

上溢/下溢/不准确/无效
规格化（Normalized） 规格化（Normalized） 规格化的值 0/0/0/0
规格化（四舍五入）值 0/0/1/0
正/负无穷值 1/0/1/0
0值

符号位 = 0

 0/0/0/0
非规约（非正常）值

符号被保留

 0/1/1/0
0或非规约（非正常） 规格化（Normalized） Input b 0/0/0/0
正/负无穷 规格化（Normalized） 正/负无穷值 0/0/0/0
Quiet Not A Number (qNaN) 规格化（Normalized） qNaN值 0/0/0/0
0或非规约（非正常） 0或非规约（非正常） 0值

对于(-0 + (-0))方程式，符号位= 1。对于其他任何方程式，符号位= 0。

 0/0/0/0
正/负无穷 0或非规约（非正常） 正/负无穷值 0/0/0/0
Quiet Not A Number（qNaN） 0或非规约（非正常） qNaN值 0/0/0/0
正/负无穷 正/负无穷

无效情况下的qNaN值

有效情况下的正/负无穷值

 0/0/0/1代表无效情况

0/0/0/0代表有效情况

有效情况是：
  • 正无穷值+正无穷值
  • 负无穷值+负无穷值
  • 负无穷值-正无穷值
  • 正无穷值-负无穷值
Quiet Not A Number (qNaN) 正/负无穷 qNaN值 0/0/0/0
Quiet Not A Number（qNaN） Quiet Not A Number（qNaN） qNaN值 0/0/0/0
表 12.  FP16 Extended模式乘法异常处理可能结果
Input A Input B 结果： 4

标志（Flag）

无穷/零/不精确/无效
规格化/非规约化 规格化/非规约化 规格化/非规约化 0/0/x/0
0值 规格化/非规约化 0值 0/1/0/0
正/负无穷 规格化/非规约化 正/负无穷值 1/0/0/0
Quiet Not A Number (qNaN) 规格化/非规约化 qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
0值 0值 0值 0/1/0/0
正/负无穷 0值 qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
Quiet Not A Number (qNaN) 0值 qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
正/负无穷 正/负无穷 正/负无穷值 1/0/0/0
Quiet Not A Number（qNaN） 正/负无穷 qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
Quiet Not A Number（qNaN） Quiet Not A Number（qNaN） qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
表 13.  FP16 Extended模式加法异常处理可能结果
Input A Input B 结果： 4

标志（Flag）

无穷/零/不精确/无效
规格化/非规约化 规格化/非规约化 规格化/非规约化 0/0/x/0
0值

符号位 = 0

 0/0/0/0
0值 规格化/非规约化 Input b 0/0/0/0
正/负无穷 规格化/非规约化 正/负无穷值 1/0/0/0
Quiet Not A Number（qNaN） 规格化/非规约化 qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
0值 0值 0值

对于(-0 + (-0))方程式，sign bit = 1。对于其他任何方程式，sign bit = 0。

 0/0/0/0
正/负无穷 0值 正/负无穷值 1/0/0/0
Quiet Not A Number (qNaN) 0值 qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
正/负无穷 正/负无穷

无效情况下的qNaN值

有效情况下的正/负无穷值

 0/0/0/1代表无效情况

尾数= {100...00}

1/0/0/0代表有效情况

有效情况是：
  • 正无穷值 + 正无穷值
  • 夫无穷值+ 负无穷值
  • 负无穷值 - 正无穷值
  • 正无穷值 - 负无穷值
Quiet Not A Number（qNaN） 正/负无穷 qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
Quiet Not A Number（qNaN） Quiet Not A Number（qNaN） qNaN值 0/0/0/1

Mantissa（尾数） = {100...00}
4 输出异常标志。如果输入值出现异常，则这些标志不会改变。
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