矩阵运算在科学计算、数字信号处理和图像处理等领域有着广泛的应用,上述应用领域的实时性要求很高,因此如何快速实现矩阵运算具有重要的意义。与ASIC和GPP相比,FPGA兼具并行度高、灵活性好等特性,在许多应用领域取得了很好的加速效果。本文就矩阵乘法、矩阵分解和矩阵求逆三种矩阵运算在FPGA上的固化实现技术进行了研究。本文阐述了基于FPGA的浮点运算设计原则和基本浮点运算单元的实现方法,以矩阵乘法为例,对矩阵运算执行周期的理论下限值进行了分析,确定了固化结构设计的主要参数,分析了矩阵乘法的线型阵列固化结构和矩阵分解的循环线型阵列结构,并分别对这两种固化结构进行了改进和优化,提出了一种新的矩阵求逆的FPGA固化结构,给出了每种结构中处理单元的具体架构和运算的固化实现流程,设计并实现了基于FPGA的矩阵乘法、矩阵分解和矩阵求逆三种矩阵运算。论文从执行时间和浮点运算能力两个方面对三种矩阵运算进行了测试,结果表明:本文固化结构的浮点运算能力比Intel Pentium4 3.0GHz通用处理器提高了4~90倍,比现有固化结构提高了1.6~2.5倍。