I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s   ( I J R E S )   Vo l.   5 ,   No .   2 J u l y   201 6 ,   p p .   11 5 ~ 12 0   I SS N:  2089 - 4864           115       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J RES   I m ple m e ntatio n o Lo w  P o w er P ipelined 64 - bit  RISC  P ro cess o w ith  Unbia sed  FP U on C PLD       * J .   Vij a y   K u m a r,   * B .   Na g a   Ra j u,  ** M.   Va s u B a bu *** T .   Ra m a nja pp a   * De p o f   P h y sic s,  S KU CET ,   S ri  Krish n a d e v a ra y a   Un iv e rsit y ,   A n a n tap u r ,   In d ia   ** D e p o f   A p p li e d   S c ien c e s,  S t.   A n n ’s Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   T e c h n o l o g y ,   Ch irala ,   In d ia   *** De p o f   P h y sic s,  S ri  Krish n a d e v a ra y a   Un iv e rsit y ,   A n a n tap u r,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   2 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Mar   23 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   A p r   1 1 ,   2 0 1 6       T h is  a rti c le   re p re se n ts  th e   i m p le m e n tatio n   o f   l o p o we r   p i p e li n e d   6 4 - b i R I S C   p ro c e s s o r   o n   A lt e ra   M A X V   C P L d e v ice .   T h e   d e sig n   is  v e rif ied   f o a rit h m e ti c   o p e ra ti o n o f   b o t h   f ix e d   a n d   f lo a ti n g   p o in n u m b e rs,  b ra n c h   a n d   lo g ica f u n c ti o n   o f   RIS p ro c e ss o r.   F o r   a ll   t h e   ju m p   i n stru c ti o n ,   th e   p ro c e ss o a rc h it e c tu re   w il a u to m a ti c a ll y   f lu sh   th e   d a ta  i n   th e   p ip e li n e ,   so   a to   a v o id   a n y   m isb e h a v io r.   T h is  p ro c e ss o c o n tai n F P u n i t,   w h ich   su p p o rts   d o u b le  p re c isio n   IEE E - 7 5 4   fo rm a o p e ra ti o n v e r y   a c c u ra tely .   T h e   sim u latio n   re su lt h a v e   b e e n   v e ri fied   b y   u sin g   M o d e lS im   so f t w a r e .   T h e   AL U   o p e ra ti o n s an d   d o u b le p re c isio n   f lo a ti n g   p o in t   a rit h m e ti c   o p e ra ti o n   re su lt s are   d isp lay e d   o n   7 - S e g m e n ts.   T h e   n e c e ss a r y   c o d e   is  w rit ten   in   V e ril o g   HD L .   K ey w o r d :   A lter Ma x   V   L o w   p o w er   Mo d elsi m   R I SC   Co p y rig h ©   2 0 1 6   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J .   Vij ay   Ku m ar ,     Dep ar te m en t o f     P h y s ics,   Sri  Kr is h n ad ev ar a y Un iv er s it y ,   C o lle g o f   E n g i n ee r in g   an d   T ec h n o lo g y .   An a n tap u r - 5 1 5 0 0 3 .   E m ail:  j v k p h y s ic s @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T o d ay   R I SC   C P Us  ( an d   m icr o co n tr o ller s )   r ep r esen th v as m aj o r it y   o f   all  C P Us  i n   u s e.   T h R I SC   d esig n   tech n iq u o f f er s   p o w er   in   e v en   s m all  s izes  a n d   th u s   h as  co m to   co m p letel y   d o m i n ate  t h m ar k et  f o r   lo w - p o w er   e m b ed d ed ”  C P Us.  E m b ed d ed   C P Us  ar b y   f ar   t h lar g e s m ar k et  f o r   p r o ce s s o r s .   R I SC   h ad   also   co m p lete l y   ta k e n   o v er   t h m a r k et  f o r   lar g er   w o r k s tatio n s   [ 1 ] .   Ov er   m a n y   y ea r s ,   R I SC   i n s tr u ctio n s   s et s   h a v e   ten d ed   to   g r o w   in   s ize.   T h u s ,   s o m h a v s tar ted   u s in g   th e   ter m   lo ad /s to r e”   to   d escr ib R I SC   p r o ce s s o r s ,   s in ce   t h is   is   th e   k e y   ele m en t   o f   al s u c h   d esi g n s .   I n s tead   o f   t h C P its e lf   h a n d li n g   m an y   ad d r ess in g   m o d es,   lo ad /s to r ar ch itect u r u s es   s ep ar ate  u n it   d ed icate d   to   h a n d lin g   v er y   s i m p le   f o r m s   o f   lo ad   a n d   s to r e   o p er atio n s   [ 2 ]   T h f lo ati n g   p o in o p er a tio n s   h av e   f o u n d   in te n s iv e   ap p licatio n s   in   t h v ar io u s   f ield s   f o r   th e   r eq u ir e m en ts   f o r   h i g h   p r ec io u s   o p er atio n   d u to   its   g r ea d y n a m ic  r an g e,   h i g h   p r ec is io n ,   an d   ea s y   o p er atio n   r u les.  Hi g h   atte n tio n   h a s   b ee n   p aid   o n   th d esi g n   an d   r esear c h   o f   th f lo ati n g   p o in p r o ce s s in g   u n it s .   W ith   th e   in cr ea s i n g   r eq u ir e m en ts   f o r   t h f lo ati n g   p o in t   o p er atio n s   f o r   th h i g h - s p ee d   d ata  s i g n al   p r o ce s s in g   a n d   t h e   s cien t if ic   o p er atio n ,   t h r eq u ir e m en ts   f o r   t h h i g h - s p ee d   h ar d w ar f lo atin g   p o in ar i th m etic  u n its   h av e   b ec o m m o r a n d   m o r ex i g e n t.  T h i m p le m e n tat io n   o f   t h e   f lo atin g   p o in ar it h m e tic  h a s   b ee n   v er y   ea s y   a n d   co n v e n ien in   t h f lo ati n g   p o in h i g h - lev el   la n g u a g es,  b u t h i m p le m e n tatio n   o f   t h ar it h m e tic  b y   h ar d w ar h as  b ee n   v er y   d i f f icu l t   [ 3 ] .   W ith   th d e v elo p m en o f   t h v er y   lar g s ca le  i n teg r atio n   ( VL SI)   tec h n o lo g y ,   a   k in d   o f   d e v ices  li k C P L a n d   FP GAs  h a v b ec o m t h b est  o p tio n s   f o r   i m p le m e n ti n g   f lo ati n g   h ar d w ar ar ith m etic  u n it s   b ec au s o f   th eir   h i g h   in teg r atio n   d en s it y ,   lo w   p r ice,   h ig h   p er f o r m an ce   a n d   f lex ib le   a p p licatio n s   r eq u ir e m e n t s   f o r   h ig h   p r ec io u s   o p er atio n   [ 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ R E S     I SS N:  2 0 8 8 - 8708     I mp leme n ta tio n   o f Lo w   P o w er P ip elin ed   6 4 - b it R I S C   P r o ce s s o r   w ith   Un b ia s ed   F P o n     ( V ija K u ma r )   116   L o w   p o w er   h a s   e m er g ed   as  a   m aj o r   p r in cip le   th e m i n   to d a y s   elec tr o n ics  i n d u s tr y .   T h e   n ee d   f o r   lo w   p o w er   h a s   ca u s ed   m aj o r   p a r ad ig m   s h if w h er e   p o w er   d is s ip atio n   h as  b ec o m a n   i m p o r tan t   co n s id er ati o n   as  p er f o r m a n ce   an d   ar ea .   L o w - p o w er   e m b e d d ed   p r o ce s s o r s   ar e   u s ed   in   w id v ar iet y   o f   ap p licatio n s   i n cl u d in g   ca r s ,   p h o n es,  d i g ital  ca m er as,  p r i n ter s ,   an d   o th er   s u ch   d e v ices.   T h er ar lo ts   o f   tech n iq u es   li k C lo ck   Ga tin g ,   Su p p l y   Vo lta g R ed u ctio n ,   Mu lti - Vd d ,   D y n a m ic  Vo ltag e   Fre q u en c y   Scali n g   etc  to   r ed u ce   th p o w er .     I n   th p r esen w o r k ,   C P L b ased   6 4 - b it  R I SC   p r o ce s s o r   w it h   h i g h - s p ee d   f lo atin g   p o in d o u b le   p r ec is io n   is   d es ig n ed   u s i n g   p ip elin ed   ar ch itect u r e.   T h is   ca n   i m p r o v t h s p ee d   o f   t h o p er atio n   a s   w ell  a s   o v er all  p er f o r m a n ce   [ 5 ] .   T h p r o ce s s o r   co n tain s   to   i m p le m en 4 - s ta g p ip eli n i n g   i n cl u d in g   d o u b le  p r ec is io n   f lo ati n g   p o in u n it.  T h 4   s tag es  ar Fetch ,   Dec o d e,   E x ec u te ,   Me m o r y   R ea d   W r ite  B ac k .   I n   th is   d esig n ,   all  th ar it h m etic,   b r an c h ,   lo g ical   an d   f lo atin g   p o i n o p er atio n s   ( ad d ,   s u b ,   mul   a n d   d iv )   ar p er f o r m ed   a n d   t h e   r esu lta n t v a lu i s   s to r ed   in   t h m e m o r y /r eg i s ter   an d   r etr iev ed   b ac k   f r o m   m e m o r y   w h e n   r eq u ir ed .     T h is   is   g e n er al  p u r p o s 6 4 - b it  R I S C   p r o ce s s o r   w it h   p ip eli n in g   ar c h itect u r w h ic h   g ets  i n s tr u ctio n s   o n   r eg u lar   b asis   u s i n g   d ed icate d   b u s es  to   its   m e m o r y   e x ec u te s   all  it s   n ati v i n s tr u ct io n s   i n   s ta g es  w it h   p ip elin in g .   I w ill  h av s h o r ( 8 - b it)  an d   lo n g   ( 1 6 - b it)  in s tr u ctio n s .   Fo r   all  A r ith m etic  a n d   lo g ical  o p er atio n s   8 - b it  in s tr u ct io n s   ar u s ed   a n d   f o r   all  m e m o r y   tr an s ac tio n s   a n d   j u m p   i n s tr u ctio n s   1 6 - b it  i n s tr u ctio n s   ar u s ed   an d   also   h av s p ec ial  i n s tr u ctio n s   to   ac ce s s   ex ter n al  p o r ts .   Fo r   all  th j u m p   in s tr u ct io n ,   th p r o ce s s o r   ar ch itect u r w i ll a u to m atica ll y   f lu s h   th d ata  in   t h p ip elin e,   s o   as to   av o id   an y   m is b e h av io r   [ 6 ] .       2.   ARCH I T E C T UR E   O F   T H E   DE SI G       T h ar ch itectu r e   o f   lo w   p o w e r   p ip elin ed   6 4 - b it  R I SC   p r o ce s s o r   w it h   Flo atin g   P o in t   U n it  is   s i n g l e   c y cle  p ip eli n ed   p r o ce s s o r   as  s h o w n   i n   Fi g u r 1 .   T h is   s ec ti o n   p r esen t s   t h d esi g n   o f   d if f er en m o d u les   lik e   in s tr u ctio n   f etch ,   in s tr u ct io n   d ec o d e,   r eg is ter   f ile,   ex ec u ti o n   u n it,  f lo ati n g   p o in t   u n it,   m e m o r y   r ea d / w r ite   b ac k ,   in s tr u ctio n   s et  an d   lo w   p o w er   u n i alo n g   w i th   f o u r   g e n er al  p u r p o s r eg is ter s   n a m el y   R e g i s ter 0 ,   R eg i s ter 1 ,   R eg i s ter 2 ,   an d   R e g i s ter 3   [ 7 ]   2 . 1 .   I ns t ruct io n F et ch   T h is   s tag co n s is t s   o f   t h p r o g r a m   co u n ter   an d   b r an ch   p r ed ictio n .   I m ea n s   th i n s tr u ctio n   p r esen i n   th m e m o r y   is   f e tch ed   f r o m   th P r o g r a m   C o u n ter   ( P C )   an d   s to r ed   in   t h i n s tr u ctio n   r eg is ter .   T h b r an c h   p r ed ictio n   p ar to   b th m o s t   lik el y   i s   t h en   f etc h ed   an d   s p ec u lati v el y   ex ec u ted .   T h i s   w i l l   i n c r e a s e   f l o w   i n   i n s t r u c t i o n   p i p e l i n e   a n d   a c h i e v e   h i g h   e f f e c t i v e   p e r f o r m a n c e .     2 . 2 .   I ns t ruct io n De co der    T h is   s tag co n s i s t s   o f   th co n tr o u n i t,  r eg is ter   f ile.   T h o p co d f etch ed   f r o m   th m e m o r y   i s   b ein g   d ec o d ed   f o r   th n ex s tep s   a n d   m o v ed   to   ap p r o p r iate  r eg is ter s . T h is   is   t w o - p o r r eg is ter   f ile  w h ic h   ca n   p er f o r m   t w o   s i m u lta n eo u s   r e ad   an d   o n w r ite  o p er atio n .   I co n tai n s   f o u r   6 4 - b it   g e n er al - pu r p o s r eg i s ter s .   W h en   t h R e g _ W r ite  s ig n al  is   h ig h ,   w r ite  o p er atio n   is   p er f o r m ed   to   th r eg is ter .     2 . 3 I ns t ruct io n E x ec utio n   T h is   s tag e   co n s i s ts   o f   t h ar i th m etic  lo g ic  u n it  ( AL U)   a n d   th AL co n tr o u n it.  I p er f o r m s   th e   ar ith m etic  &   lo g ica o p er atio n s   a n d   also   j u m p   o r   b r an ch   in s tr u ctio n s .   T h co n tr o u n it   is   r esp o n s ib le  f o r   p r o v id in g   s ig n als to   t h AL t h at  in d icate s   t h o p er atio n   th at   th AL w ill p er f o r m .             T h is   u n it  also   p r o v id es  d o u b le  p r ec is io n   f lo ati n g   p o in o p er atio n s   lik ad d itio n ,   s u b tr ac tio n ,   m u ltip licatio n ,   an d   d iv is io n   ar p er f o r m ed .     2 . 4 .   M e m o ry   Unit   I m ea n s   t h r es u lt o f   th e   in s tr u ctio n   e x ec u tio n   ( r e g is ter - r eg i s ter   o r   lo ad   in s tr u ct io n )   is   s to r ed   in to   th e   r eg is ter   f ile.   T h lo ad   an d   s to r in s tr u ctio n s   ar u s ed   to   ac ce s s   t h is   m o d u le.       2 . 5 .   L o w   P o w er   Unit   T h in p u to   lo w   p o w er   u n it  is   g lo b al  clo ck   an d   g ated   c lo ck   is   its   o u tp u [ 8 ] .   T h in p u to   lo w   p o w er   u n i is   g lo b al  clo ck   an d   its   o u tp u i s   g ated   clo ck   s i n ce   th m o d u le  w ill  b lo ck   t h e   m ain   clo c k   in   t h e   f o llo w in g   co n d itio n s .   ( i)   W h en   an   i n s tr u ctio n   i s   h alt.   ( ii)  W h en   t h er is   co n tin u o u s   No p   o p e r atio n .   ( iii)  W h en   p r o g r a m   co u n ter   f a ils   to   in cr e m e n t.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   IJ R E S   Vo l.  5 ,   No .   2 J u l y   201 6   :   1 1 8     123   117       Fig u r 1 .   A r ch itectu r o f   t h p r o p o s ed   d esig n       3.   H ARDWA R E   AND  SO F T WARE D E T AI L S   C P L Ds   ar in te g r ated   cir cu i t s   ( I C s )   o r   ch ip s   th at  ap p lica tio n   d esi g n er s   co n f ig u r to   i m p le m e n t   d ig ital  h ar d w ar s u c h   as  m o b ile  p h o n es.  C P L D s   ar an o t h e r   w a y   to   ex te n d   th d e n s it y   o f   t h s i m p le  P L D s .   T h co n ce p is   to   h av f e w   f u n ct io n al  b lo ck s   o r   P L b lo ck s   o r   m ac r o   ce lls   o n   s in g le  d ev ice  w i th   g en er al   p u r p o s in t er co n n ec i n   b etw ee n .   T h b u ild in g   b lo ck   o f   a   C P L D   is   t h e   m ac r o ce ll ,   w h ich   co n tai n s   lo g i c   i m p le m en t in g   d is j u n ctiv n o r m al  f o r m   ex p r ess io n s   a n d   m o r s p ec ialized   lo g ic  o p er atio n s .   C P L D s   p r ed ictab le  tim in g   c h ar ac ter is tics   m ak t h e m   id ea f o r   cr itical,   h i g h - p er f o r m a n ce   co n tr o ap p licatio n s   [ 9 ] T y p icall y ,   C P L D s   h a v s h o r ter   an d   m o r p r ed ictab le  d ela y   t h an   FP GAs   an d   o th er   p r o g r am m ab le  lo g ic  d ev ices.  B ec au s t h e y   ar in e x p en s iv e   an d   r eq u ir r elati v el y   s m a ll  a m o u n t s   o f   p o w er ,   C P L Ds  ar o f te n   u s ed   in   co s t - e f f ec tiv e,   b atter y - o p er ated   p o r tab le  ap p licatio n s .   T h C P L d e v ice  u s ed   i n   t h p r esen w o r k   is   M A X   ( 5 M 2 2 1 0 Z )   m an u f ac t u r ed   b y   A lter a.       A lter a   M A X   C P L D s   d eli v er   th e   in d u s tr y 's   b est  v al u i n   lo w   co s t,  lo w   p o w er   C P L Ds,  o f f er i n g   r o b u s n e w   f ea t u r es  at  u p   to   5 0 lo w er   to tal  p o w er   w h e n   co m p ar ed   to   co m p etiti v C P L Ds.  A lter a 's  MA V   also   f ea t u r es  u n iq u e,   n o n - v o latile  ar ch itect u r an d   o n o f   t h in d u s tr y 's  lar g est  d en s it y   C P L Ds.  I n   ad d itio n ,   th M A in te g r ates  m an y   f u n ctio n s   th at  ar p r ev io u s l y   e x ter n a l,  s u c h   as  f la s h ,   R A M,   o s cillato r s ,   an d   p h ase - lo ck ed   lo o p s .   I n   m a n y   ca s es,  it  d eliv er s   m o r I /Os   an d   lo g ic  p er   f o o tp r i n at  th s a m p r ice  as  co m p eti tiv e   C P L Ds.   T h M AX  u tili ze s   g r ee n   p ac k ag i n g   tech n o lo g y ,   w it h   p ac k a g e s   a s   s m all   as  2 0 m m MA X   C P L D s   ar s u p p o r ted   b y   Q u ar tu s   I I   s o f t w ar v . 1 0 . 1 ,   w h ic h   allo w s   p r o d u cti v it y   e n h a n ce m en ts   r esu lti n g   in   f aster   s i m u lat io n ,   f aster   b o ar d   b r in g - u p ,   an d   f a s t er   ti m i n g   clo s u r e   [ 1 0 ] .           4.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O   T h d esig n   is   i m p le m e n ted   o n   A l ter M A C P L o n   w h ic h   ar it h m etic,   b r an c h   o p er atio n s   a n d   lo g ical  f u n ctio n s   ar v er if ied .   P ip elin in g   w o u ld   n o f lu s h   w h en   b r an c h   in s tr u c tio n   o cc u r s   a s   it  i s   i m p le m e n ted   u s i n g   d y n a m ic  b r an ch   p r ed ictio n .   B r an ch   p r ed ictio n s   w il i n cr ea s f lo w   i n   in s tr u c tio n   p i p elin an d   ac h ie v e   h ig h   e f f ec tiv p er f o r m a n ce .   W h en   t h p r o ce s s o r   is   id le,   C L O C is   s w itc h ed   o f f   t h r o u g h   s leep   m o d b y   u s i n g   lo w   p o w er   tec h n iq u e.   T h is   d e s ig n   ca n   b u s ed   f o r   lo w   p o w er   ap p licatio n s   to   en h a n ce   t h e   b atter y   l if o f   th e   d ev ices.  T h is   6 4 - b it  R I S C   p r o ce s s o r   co n s u m e s   o n l y   1   in s tr u ctio n ,   w h er ea s   3 2 - b it  R I SC   p r o ce s s o r   n ee d s   m o r th an   1   in s tr u c tio n .   T h is   p r o ce s s o r   w i th   f lo atin g   p o in o p er atio n s   is   u s ed   in   m an y   ap p licatio n s   li k s i g n al   p r o ce s s in g ,   g r ap h ics a n d   m ed i ca l e q u ip m e n ts .   Fig u r 2   s h o w s   t h s i m u latio n   r esu lts   o f   lo w   p o w er   u n it.  Fig u r 3   s h o w s   t h s i m u latio n   r esu lts   o f   64 - b it  R I SC   p r o ce s s o r   w it h   F P U.   Fig u r 4   s h o w s   th R T L   s ch e m atic  v ie w   o f   th p r o ce s s o r   w h ic h   d escr ib es  h o w   th lo g ic  r eso u r ce s   ar o r g an ized   i n s id e   t h to p   lev el  s c h e m a tic  v ie w .     I F   M o du le   I ns t ruct io n   B ra nch  P re dict io n   PC   I M o du le   ID   &   O pera nd           F et ch  M o du le   I E   M o du le   ( AL U   & F P U)   M em o ry   da t a   64 - bit  RE G I ST E RS   ( R0 ,   R1 ,   R2 &R3 )   P RO G RAM   M E M O RY     L o a d/S t o re   M o du le     DATA M E M O RY        RE SU L T   L o w   P o w er   Unit   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ R E S     I SS N:  2 0 8 8 - 8708     I mp leme n ta tio n   o f Lo w   P o w er P ip elin ed   6 4 - b it R I S C   P r o ce s s o r   w ith   Un b ia s ed   F P o n     ( V ija K u ma r )   118       Fig u r 2 .   Si m u latio n   r esu l t o f   L o w   P o w er   Un i t           Fig u r 3 .   Si m u latio n   r esu l t o f   6 4 - b it R I SC   p r o ce s s o r   w ith   F P U           Fig u r 4 .   R T L   Sch e m atic  v ie w   o f   p r o p o s ed   p r o ce s s o r       T ab le   1   s h o w s   t h r es u lt s   o f   th R I SC   p r o ce s s o r   w h ic h   p er f o r m s   AL o p er atio n s   f o r   b in ar y   an d        h ex ad ec i m al  v alu e s                         I n p u t   v ar 1     ( Src )   =6 4 ' b 1 0 1 0 _ 0 1 1 1 _ 0 1 1 0 _ 1 0 0 0 _ 1 1 1 1 _ 0 1 0 1 _ 0 0 1 1 _ 1 1 1 0                                                           _ 1 0 1 1 _ 1 0 0 1 _ 1 1 0 1 _ 0 0 0 1   _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 0 _ 0 1 1 0 _ 0 0 0 0                           I n p u t   v ar 2     ( Dst )   =6 4 ' b 1 1 1 1 _ 0 1 1 1 _ 1 0 1 0 _ 0 0 1 1 _ 1 1 0 0 _ 1 1 1 0 _ 1 1 0 1 _ 0 1 0 1                                                           _ 1 0 1 1 _ 1 0 0 0 _ 0 0 1 0 _ 0 0 1 1   _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 1 _ 1 1 0 1 _ 0 1 0 0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   IJ R E S   Vo l.  5 ,   No .   2 J u l y   201 6   :   1 1 8     123   119   T ab le  1 .   R esu lts   f o r   AL U   Op c o d e   V a r   1   V a r 2   A L U   o p e r a t i o n   Ou t p u t   i n   B i n a r y   0 0 0 0 1   00   01   A d d i t i o n   1 0 0 1 _ 1 1 1 1 _ 0 0 0 0 _ 1 1 0 0 _ 1 1 0 0 _ 0 1 0 0 _ 0 0 0 1 _ 0 1 0 0 _ 0 1 1 1 _ 0 0 0 1 _ 1 1 1 1 _ 0 1 0 0 _ 0 0 1 0 _ 0 0 1 0 _ 0 0 1 1 _ 0 1 0 0   0 0 0 1 0   00   01   S u b t r a c t i o n   0 1 0 1 _ 0 0 0 0 _ 0 0 1 1 _ 1 0 1 0 _ 1 1 0 1 _ 1 0 0 1 _ 1 0 0 1 _ 0 1 1 0 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 0 _ 0 1 0 1 _ 0 0 0 1 _ 1 1 1 0 _ 0 0 0 1 _ 0 1 1 1 _ 0 1 0 0   0 0 0 1 1   00   01   L o g i c a l   A N D   1 0 1 0 _ 0 1 1 1 _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 0 _ 1 1 0 0 _ 0 1 0 0 _ 0 0 0 1 _ 0 1 0 0 _ 1 0 1 1 _ 1 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 1 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 1 0 0 _ 0 0 0 0   0 0 1 0 0   00   01   L o g i c a l   N O T   0 1 0 1 _ 1 0 0 0 _ 1 0 0 1 _ 0 1 1 1 _ 0 0 0 0 _ 1 0 1 0 _ 1 1 0 0 _ 0 0 0 1 _ 0 1 0 0 _ 0 1 1 0 _ 0 0 1 0 _ 1 1 1 0 _ 1 1 0 1 _ 1 1 1 1 _ 1 0 0 1 _ 1 1 1 1   0 1 0 0 1   00   01   L o g i c a l   N A N D   0 1 0 1 _ 1 0 0 0 _ 1 1 0 1 _ 1 1 1 1 _ 0 0 1 1 _ 1 0 1 1 _ 1 1 1 0 _ 1 0 1 1 _ 0 1 0 0 _ 0 1 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 0 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 0 1 1 _ 1 1 1 1   0 1 0 1 0   00   01   L o g i c a l   N O R   0 0 0 0 _ 1 0 0 0 _ 0 0 0 1 _ 0 1 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 1 0 0 _ 0 1 1 0 _ 0 0 0 0 _ 1 1 0 0 _ 1 1 0 1 _ 1 1 1 0 _ 0 0 0 0 _ 1 0 1 1   0 1 1 0 1   00   01   I n c r e me n t   1 0 1 0 _ 0 1 1 1 _ 0 1 1 0 _ 1 0 0 0 _ 1 1 1 1 _ 0 1 0 1 _ 0 0 1 1 _ 1 1 1 0 _ 1 0 1 1 _ 1 0 0 1 _ 1 1 0 1 _ 0 0 0 1 _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 0 _ 0 1 1 0 _ 0 0 0 1   0 1 1 1 0   00   01   D i v i si o n   0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0   1 0 0 0 0   00   01   M u l t i p l i c a t i o n   1 1 0 0 _ 1 0 0 1 _ 0 0 1 0 _ 1 1 1 1 _ 0 0 1 1 _ 1 1 0 1 _ 0 1 1 0 _ 1 0 0 0 _ 0 0 0 1 _ 1 1 1 1 _ 0 1 1 0 _ 1 1 1 1 _ 0 0 1 0 _ 1 1 1 1 _ 1 0 0 0 _ 0 0 0 0   1 0 0 1 1   00   01   L o g i c a l   X O R   0 1 0 1 _ 0 0 0 0 _ 1 1 0 0 _ 1 0 1 1 _ 0 0 1 1 _ 1 0 1 1 _ 1 1 1 0 _ 1 0 1 1 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 1 _ 1 1 1 1 _ 0 0 1 0 _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 1 _ 1 0 1 1 _ 0 1 0 0   1 0 1 0 0   00   01   L o g i c a l   X N O R   1 0 1 0 _ 1 1 1 1 _ 0 0 1 1 _ 0 1 0 0 _ 1 1 0 0 _ 0 1 0 0 _ 0 0 0 1 _ 0 1 0 0 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 0 _ 0 0 0 0 _ 1 1 0 1 _ 1 1 0 1 _ 1 1 1 0 _ 0 1 0 0 _ 1 0 1 1   1 0 1 0 1   00   01   L o g i c a l   O R   1 1 1 1 _ 0 1 1 1 _ 1 1 1 0 _ 1 0 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 0 1 1 _ 1 0 0 1 _ 1 1 1 1 _ 0 0 1 1 _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 1 _ 1 1 1 1 _ 0 1 0 0   1 0 1 1 0   00   01   D e c r e m e n t   1 0 1 0 _ 0 1 1 1 _ 0 1 1 0 _ 1 0 0 0 _ 1 1 1 1 _ 0 1 0 1 _ 0 0 1 1 _ 1 1 1 0 _ 1 0 1 1 _ 1 0 0 1 _ 1 1 0 1 _ 0 0 0 1 _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 0 _ 0 1 0 1 _ 1 1 1 1       T ab le   2   s h o w s   t h r es u lts   o f   th R I S C   p r o ce s s o r   w h ich   p er f o r m s   d o u b le  p r ec is io n   f lo a tin g   p o in a r ith m etic  o p er atio n s   f o r   b in ar y .     I n p u t V ar 1   ( Src )   =6 4 b 0 0 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 0 0 0 _ 0 0 1 1 _ 0 0 1 1 _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 = 1 5 3 . 5 6 2 5 d                                                   So ,   Si g n 1 =0 ,   E x p 1 =1 0 2 3 - 7 =1 0 1 6 ,   Ma n 1 =1 . 0 1 * 2 7     I n p u t V ar 2   ( Dst ) =   6 4 b 0 0 1 1 _ 1 1 1 1 _ 1 0 0 0 _ 1 0 1 0 _ 0 0 0 1 _ 0 0 1 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0                                                                                                 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 _ 0 0 0 0 = 2 0 8 . 5 6 2 5 d                                                 So ,   Sig n 2 =0 ,   E x p 2 =1 0 2 3 - 7 =1 0 1 6 ,   Ma n 2 =1 . 0 1 * 2 7                                                        T ab le  2 .   R esu lts   f o r   FP o p er atio n s   Op c o d e   V a r 1   V a r 2   Op e r a t i o n   Ou t p u t   i n   d e t a i l   1 0 1 1 1   00   01   F l o a t   A d d i t i o n   S i g n = 0   Ex p = 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1     M a n = 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0   1 1 0 0 0   00   01   F l o a t   S u b t r a c t i o n   S i g n = 0 Ex p = 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1   M a n = 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0   1 1 0 0 1   00   01   F l o a t   M u l t i p l i c a t i o n   S i g n = 0 Ex p = 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0   M a n = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0   1 1 0 1 0   00   01   F l o a t   D i v i si o n   S i g n = 0 Ex p = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0   M a n = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0   0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ R E S     I SS N:  2 0 8 8 - 8708     I mp leme n ta tio n   o f Lo w   P o w er P ip elin ed   6 4 - b it R I S C   P r o ce s s o r   w ith   Un b ia s ed   F P o n     ( V ija K u ma r )   120   RE F E R E NC E S   [1 ]   D.  P a tt e rso n   a n d   D.  Ditze l,   T h e   c a s e   f o th e   re d u c e d   in stru c ti o n   se c o m p u ter” ,   A CM   S IGA RCH  Co m p u ter  A rc h it e c tu re   Ne w s,  1 9 8 0 .   [2 ]   M a rie  El m a   Do m in g o ,   A   P re se n tatio n   o f   th e   RIS C   a n d   CIS C   I n stru c ti o n   S e A rc h it e c tu re s” ,   Un iv e rsity   o f   th e   P h il i p p i n e s Dili m a n .   [3 ]   h tt p : // ww w 2 . Hs iao - F e n   F u   _ T u t o rial_ IEE E 7 5 4 f lo a ti n g p o i n t. p d f .   [4 ]   Ka v it h a   S ra v a n th A n d   A d d u la  S a ik u m a r,   A n   F P G A   Ba s e d   Do u b le  P re c isio n   F l o a ti n g   P o i n A rit h m e ti c   Un it   U sin g   V e ril o g ,   I n ter n a t io n a l   J o u rn a Of  En g in e e rin g   Res e a rc h   &   T e c h n o l o g y ,   P p . 5 7 6 - 5 8 1 ,   2 0 1 3 .   [5 ]   A b o o b a c k e S id h e e q ,   F o u S tag e P i p e li n e d   1 6   b it   RI S o n   X i li n x   S p a rtan   3 A N   F P G A ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   Co mp u ter   A p p li c a ti o n s ,   p p . 2 9 - 3 8 ,   2 0 1 2 .   [6 ]   P re e tam   Bh o sle   a n d   Ha ri  Kris h n a   M o o rth y ,   F P G A   I m p le m e n tatio n   o f   L o w   P o w e P ip e li n e d   3 2 - Bi RIS C   P r o c e ss o r” ,   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o I n n o v a ti v e   T e c h n o l o g y   a n d   Ex p lo ri n g   En g in e e rin g ,   p p . 6 6 - 7 1 ,   2 0 1 2 .   [7 ]   J.  V ij a y   Ku m a r,   B.   Na g a   Ra ju ,   C.   S wa p n a   a n d   T .   Ra m a n jap p a ,   De si g n   a n d   I m p le m e n tatio n   o f   L o p o w e p ip e li n e d   6 4 - b it   RIS p r o c e ss o r   u sin g   F P G A” ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o A d v a n c e d   Res e a rc h   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y ,   p p . 6 1 - 6 9 ,   2 0 1 4 .   [8 ]   J.  Ra v in d ra   a n d   T .   A n u ra d h a ,   De sig n   o L o p o w e r   RIS P ro c e ss o b y   A p p ly in g   Clo c k   Ga ti n g   Tec h n iq u e ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E n g in e e rin g   Res e a rc h   a n d   Ap p li c a ti o n s ,   p p .   9 4 - 9 9 ,   2 0 1 2 .   [9 ]   h tt p s:/ /www . a lt e ra . c o m /en _ US/ p d f s/li tera tu re /h b /m a x - v / m v 5 1 0 0 1 . p d f   [1 0 ]   J.  V ij a y   Ku m a r,   B.   N a g a   Ra ju ,   M .   V a su   Ba b u   a n d   T .   Ra m a n jap p a   CP L b a se d   d e sig n   a n d   im p le m e n tatio n   o f   lo p o w e p ip e li n e d   6 4 - Bi RIS C   p ro c e ss o r” ,   I n ter n a ti o n a J o u rn a o Eme rg in g   T e c h n o l o g y   a n d   A d v a n c e d   En g i n e e rin g ,   p p . 2 7 4 - 2 7 7 ,   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.