本文關(guān)鍵詞：M-DSP中定點(diǎn)乘加部件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)廣泛應(yīng)用于航空航天、通信基站等領(lǐng)域。由于這些領(lǐng)域中數(shù)據(jù)處理量的加大以及實(shí)時(shí)性的要求提升,使得高性能、低功耗DSP成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。M-DSP是一款自主研發(fā)的32位高性能多核DSP,在40nm工藝下,主頻可達(dá)1GHz。本文依托M-DSP的研制與開(kāi)發(fā),完成了內(nèi)核運(yùn)算單元中的定點(diǎn)乘加部件的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、優(yōu)化、綜合,主要的研究?jī)?nèi)容與具體工作如下:1、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了32位高性能定點(diǎn)乘加部件(MAC,Multiply Accumulate)的指令集和結(jié)構(gòu)。首先,本文設(shè)計(jì)了定點(diǎn)MAC相關(guān)的指令集和指令編碼;然后,用4級(jí)流水結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)加/減法、乘法、乘加/減、復(fù)數(shù)乘法、點(diǎn)積、數(shù)據(jù)搬移、地址加/減法和標(biāo)向量廣播指令。為了提高計(jì)算性能,對(duì)加/減法與乘法運(yùn)算提供16位SIMD功能支持。2、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了適合定點(diǎn)乘法與浮點(diǎn)乘法共用的54×32位乘法器。該乘法器由4個(gè)27×16位乘法器組成,可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)有/無(wú)符號(hào)32位乘法和兩個(gè)有/無(wú)符號(hào)16位SIMD乘法。為了降低面積,本文采用定點(diǎn)MAC與浮點(diǎn)MAC共享該乘法器和流水復(fù)用策略,單周期實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單精度浮點(diǎn)尾數(shù)24位乘法和兩個(gè)周期實(shí)現(xiàn)一個(gè)雙精度浮點(diǎn)尾數(shù)53位乘法。在滿足設(shè)計(jì)性能要求的基礎(chǔ)上大大減小了面積開(kāi)銷(xiāo)。3、對(duì)所設(shè)計(jì)的定點(diǎn)乘加部件進(jìn)行了充分驗(yàn)證。制訂了逐層深入的驗(yàn)證方案,建立了黃金模型作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果。進(jìn)行了模塊級(jí)與系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證、基于覆蓋率的驗(yàn)證、隨機(jī)數(shù)驗(yàn)證,建立了自動(dòng)驗(yàn)證對(duì)比的回歸驗(yàn)證環(huán)境;采用靜態(tài)的驗(yàn)證方法進(jìn)行了形式化驗(yàn)證和代碼檢查。4、對(duì)所設(shè)計(jì)的定點(diǎn)乘加部件進(jìn)行了優(yōu)化與綜合�；�40nm工藝,工作頻率1GHz,關(guān)鍵路徑450ps,單元面積31472.112μm2,單元總功耗13.4074m W,滿足設(shè)計(jì)的性能需求。對(duì)定點(diǎn)乘加部件進(jìn)行了功耗優(yōu)化,采用功耗分析工具Spyglass對(duì)優(yōu)化前后的功耗進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明,總功耗及固定時(shí)間段的峰值功耗均有所降低。
【關(guān)鍵詞】：定點(diǎn)乘加部件 設(shè)計(jì) 驗(yàn)證 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題研究背景與研究意義13-14
• 1.1.1 課題研究背景13-14
• 1.1.2 課題研究意義14
• 1.2 M-DSP概述14-17
• 1.2.1 M-DSP總體介紹14-15
• 1.2.2 運(yùn)算單元介紹15-17
• 1.3 相關(guān)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 乘法器17-18
• 1.3.2 Booth算法18-19
• 1.3.3 進(jìn)位保留加法器19-20
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)20-23
• 1.4.1 論文的研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4.2 論文的組織結(jié)構(gòu)21-23
• 第二章 IMAC部件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)23-41
• 2.1 定點(diǎn)MAC指令集設(shè)計(jì)23-25
• 2.1.1 指令分類(lèi)23-24
• 2.1.2 指令編碼24-25
• 2.2 IMAC總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-27
• 2.3 乘法器設(shè)計(jì)27-34
• 2.3.1 共享乘法器設(shè)計(jì)27-30
• 2.3.2 54×32 位乘法器設(shè)計(jì)30-31
• 2.3.3 27×16 位乘法器設(shè)計(jì)31-32
• 2.3.4 乘法器性能評(píng)估與分析32-34
• 2.4 乘法相關(guān)指令的設(shè)計(jì)34-36
• 2.4.1 乘加/減指令的設(shè)計(jì)34-35
• 2.4.2 點(diǎn)積指令設(shè)計(jì)35
• 2.4.3 復(fù)數(shù)乘法指令設(shè)計(jì)35-36
• 2.5 特殊模塊設(shè)計(jì)36-39
• 2.5.1 地址模塊設(shè)計(jì)36-38
• 2.5.2 標(biāo)向量廣播的設(shè)計(jì)38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-41
• 第三章 IMAC部件的驗(yàn)證41-59
• 3.1 驗(yàn)證方案與黃金模型41-43
• 3.1.1 驗(yàn)證方案41-42
• 3.1.2 黃金模型的建立42-43
• 3.2 基本功能點(diǎn)驗(yàn)證43-45
• 3.2.1 模塊級(jí)驗(yàn)證43
• 3.2.2 系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證43-45
• 3.3 指令組合驗(yàn)證45-49
• 3.3.1 地址部件指令組合驗(yàn)證45-47
• 3.3.2 運(yùn)算類(lèi)指令組合驗(yàn)證47-48
• 3.3.3 部件間指令組合驗(yàn)證48-49
• 3.4 全局信號(hào)的驗(yàn)證49-52
• 3.4.1 全局暫停信號(hào)G_Stall49-50
• 3.4.2 全局中斷信號(hào)IH_Flush50
• 3.4.3 流水暫停信號(hào)BR_SNOP/VNOP50-51
• 3.4.4 條件執(zhí)行CR51
• 3.4.5 調(diào)試仿真ET51-52
• 3.5 基于覆蓋率的驗(yàn)證52-53
• 3.6 隨機(jī)數(shù)驗(yàn)證53-54
• 3.7 形式化驗(yàn)證54-56
• 3.7.1 ATEC等價(jià)性檢查54-55
• 3.7.2 Formality等價(jià)性檢查55-56
• 3.8 回歸驗(yàn)證與代碼檢查56-58
• 3.8.1 回歸驗(yàn)證56-57
• 3.8.2 代碼檢查57-58
• 3.9 本章小結(jié)58-59
• 第四章 IMAC部件的優(yōu)化與綜合59-69
• 4.1 邏輯優(yōu)化的方法59-61
• 4.2 IMAC部件的綜合與性能分析61-63
• 4.2.1 綜合與綜合流程61-62
• 4.2.2 IMAC綜合性能評(píng)估62-63
• 4.3 IMAC部件的功耗優(yōu)化63-68
• 4.3.1 功耗優(yōu)化的基本方法63-65
• 4.3.2 功耗分析工具Spyglass65-66
• 4.3.3 IMAC中功耗的優(yōu)化66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 結(jié)束語(yǔ)69-71
• 5.1 全文總結(jié)69-70
• 5.2 工作展望70-71
• 致謝71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果77

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 杜鵬;M-DSP標(biāo)量訪存控制器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 韓珊珊;M-DSP中定點(diǎn)乘加部件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與優(yōu)化[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

3 黃佳帥;高性能M-DSP仿真/調(diào)試部件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：M-DSP中定點(diǎn)乘加部件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：306353