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航天专用协处理器是航天特定应用场景下帮助处理器加速数据运算的硬件设备。我们选取了在基础运算方面具有很大应用价值和意义的CORDIC算法研制CORDIC协处理器。CORDIC算法能计算三角函数、反三角函数、指数函数以及对数函数等多种超越函数。在实现方式上，有单个CORDIC计算核完成计算的串行方式和多核CORDIC计算核构成流水线结构的并行方式两种。我们采用计算效率更高的并行方式实现CORDIC协处理器的设计。对CORDIC算法的优化主要在减少硬件开销方面和提高运算精度两方面，但优化算法往往和计算精度是一对矛盾，我们对这一矛盾做一个有效合理的研究，构成了本论文的主要工作和创新。本文在以下六个方面展开工作: 一、为了减少硬件开销，本文采用了角度预测算法实现了部分通路的简化优化，在一定程度上减少了硬件资源量。为保持全并行结构，设计了4种新的CORDIC运算单元，与全并行结构的4种基本CORDIC运算单元共同构成了全新流水级结构，保持了系统的高速。 二、为了提高计算精度，提出了“补位高精度”的精度计算理论，在输入输出数据位数不变的前提下，提高了计算的精度。 三、采用全并行结构，对CORDIC运算单元的局部数据处理通道进行了优化，减少了硬件开销，在保持精度性能的条件下，保持了系统的高速。 四、在浮点CORDIC协处理器架构中，用leading-zero-counting算法高效实现了后处理单元的数据转换。转换时间两个时钟周期，效率高且数据精准。 五、以全并行CORDIC和两种优化算法为基础设计了全新的综合优化的CORDIC协处理器，包括定点和浮点两种。 六、依托实验室资源，在一块数据处理板上进行硬件验证。在Xilinx公司的xc4vs x55型FPGA实现了上面的CORDIC协处理器，并计算相应函数值，同时在TMS320C6701DSP上做相同计算，以后者作为理论值，比对前者计算的精度是否达到设计目标，并根据各自的计算时间得到浮点CORDIC协处理器的计算加速比。 经过性能的评估，我们设计的定点和浮点CORDIC协处理器在精度上都达到了理论上的最高数量级，且运行速度很高，计算加速比很明显。