FPGA矩阵算法实现

简介

        现如今设计上对速度的要求越来越高，而矩阵相乘含有大量的乘法和加法计算，造成计算时间长从而影响性能，本章节利用FPGA实现浮点型矩阵运算，可在极短时间内完成矩阵运算。

知识介绍

        矩阵计算公式如下：

        需要保证A的列（P）和B的行数相等才能做乘法运算。

前期数据准备

        为验证代码功能是否无误，需要事先准备一组数据作为仿真使用，例如实现C=A*B的矩阵，首先使用DeepSeek生成A矩阵和对应的16进制浮点数，如下图所示：

        DeepSeek将浮点数转换成16进制表示，转换如下（IEEE 754 格式）：

矩阵 A 的十六进制值

矩阵B如下：

矩阵 B 的十六进制值

      C矩阵结果如下：

        以上是DeepSeek生成的，多次重复计算还是有问题，所以DeepSeek的坑还是挺多的。

        重新通过在线工具计算，计算结果如下：

        再使用MATLAB将浮点数转换成16进制表示，如下图所示：

矩阵 C的十六进制值

        每个浮点数乘法器和加法器都会占用DPS或者逻辑资源，在保证FPGA够用的条件下尽可能地提高运算速度，本设计使用36个乘法器，5个加法器做高速运算。

        以上浮点数转16进制可通过网址在线进制转换-IEE754浮点数16进制转换做验证。

        FPGA代码这里不做提供。

       FPGA仿真

        仿真结果如下：

       对比仿真结果和MATLAB的结果一致，验证无误。