【摘要】： 乘法器是DSP高效地處理卷積、濾波和快速傅里葉變換等以乘或乘加操作為主的運算的關(guān)鍵所在。目前,每秒鐘能夠執(zhí)行的乘加操作的數(shù)目已經(jīng)成為衡量一款DSP的重要指標(biāo)之一。正在研制中32位XDSP要達(dá)到600MHz的主頻以及每秒4800M次的乘加運算,必須擁有一個高性能的乘法部件。 本文通過分析XDSP乘法部件的指令和功能要求,設(shè)計了三條獨立流水線并重點論述了SIMD乘法器和可配置的有限域乘法器的全定制設(shè)計與實現(xiàn)。 通過對SIMD乘法算法的改進(jìn),本文優(yōu)化并實現(xiàn)了一個可根據(jù)指令進(jìn)行動態(tài)配置的雙模式乘法器,既避免了簡單并行方式大量的硬件消耗,又消除了合并子字并行方式下指令執(zhí)行周期受制于乘法器結(jié)構(gòu)本身的缺陷。改進(jìn)的Booth算法和部分積生成與壓縮策略使其面積相對于0.18um陣列并行結(jié)構(gòu)減少一半以上,功耗降低了80%。版圖后測試表明,本乘法器在以兩站流水方式進(jìn)行一個16×16或兩個8×8乘法運算的情況下能穩(wěn)定工作在600MHz。 本文使用固定域值的有限域乘法算法結(jié)合域值轉(zhuǎn)換邏輯,設(shè)計實現(xiàn)了一個域值和本原多項式同時可調(diào)的有限域乘法器。由靜態(tài)互補CMOS邏輯構(gòu)成的結(jié)構(gòu)規(guī)整的低位優(yōu)先半伸縮陣列乘法器,在維持較低功耗的同時也具備了良好的性能。本乘法器可以以四站流水的方式穩(wěn)定工作在800MHz,與現(xiàn)有的單功能有限域乘法器相比,在綜合指標(biāo)上具備了一定的優(yōu)勢。
【圖文】：

圖 1.1 TI 公司 DSP 性能發(fā)展趨勢[3] 的未來用領(lǐng)域的不斷擴大、設(shè)計和制造技術(shù)的創(chuàng)新，DSP 將朝著以下幾個方面發(fā)高性能。增加并行性和提高頻率是提高性能的主要途徑。在今后一段時LIW 仍將是高性能 DSP 的主流體系結(jié)構(gòu)。SIMD 是提高 DSP 性能的有效在更多的 DSP 中得到應(yīng)用。為了提升時鐘頻率，DSP 將不斷采用更先進(jìn)藝。低功耗。消費類 DSP 系統(tǒng)尤其是便攜式手持產(chǎn)品的迅速發(fā)展，對于低功的要求。在提高性能的同時降低功耗一直是 DSP 設(shè)計者追求的目標(biāo)。核技術(shù)。隨著集成電路集成度的提高、多核體系結(jié)構(gòu)的日益成熟和開發(fā)益完善，多核 DSP 將會在高性能應(yīng)用中占有更加重要的地位。件環(huán)境逐漸成熟。DSP 的應(yīng)用開發(fā)越來越依賴于開發(fā)環(huán)境，，世界上各大 都非常重視提供高效易用的系統(tǒng)軟件和開發(fā)環(huán)境。SP 與 MCU 的結(jié)合。將 DSP 的運算能力和 MCU 的通用結(jié)構(gòu)相結(jié)合已成為

E2 結(jié)果寫入寄存器 結(jié)果寫入寄存器 繼續(xù)計算E3 —— —— 繼續(xù)計算E4 —— —— 結(jié)果寫入寄存器Slot 1 1 3基于上述分析，乘法部件的結(jié)構(gòu)首先要針對三大類指令在總體上進(jìn)行劃分，以區(qū)分別上的差異。同類指令之間的差異由子一級結(jié)構(gòu)解決。圖 2.3 給出了這種思想的實現(xiàn)方除去公共的譯碼和結(jié)果選擇模塊，乘法部件的主體分為 3 大部分——3 條獨立的流水線應(yīng)處理三類指令。同類指令之間的差異（主要是乘法指令）交由該類流水線自行處理。樣就減少了總體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。下面 3 個小節(jié)就針對這三條流水線的設(shè)計進(jìn)行具體的論述。為了解決不同周期指令同時寫結(jié)果的沖突，在流水線的最末端添加了結(jié)果選擇模塊根據(jù)既定策略對寫結(jié)果的競爭做出仲裁。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP368.11

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本文編號：2648538