由于多媒體應(yīng)用的發(fā)展，以DSP處理器結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的媒體處理器芯片的研究成為熱點(diǎn)。在深亞微米媒體處理器芯片設(shè)計實踐中，高性能功能部件的設(shè)計和實現(xiàn)是研究工作的關(guān)鍵問題之一。本文從深亞微米時代VLSI設(shè)計的特點(diǎn)出發(fā)，主要研究了面向多媒體應(yīng)用的處理器芯片MD32中高速功能部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、片上存儲系統(tǒng)設(shè)計和低功耗考慮： 在MAC(乘加器)模塊的研究與設(shè)計中，通過對乘法運(yùn)算的拆分，以四級流水的方式實現(xiàn)了單周期32比特乘累加運(yùn)算；通過分析二進(jìn)制乘法運(yùn)算步驟以及時延分布，提出利用部分積計算結(jié)果產(chǎn)生次序的差異，將MSB(Most Significant Bits)部分和LSB(Least Significant Bits)部分的進(jìn)位傳遞處理提早進(jìn)行，最終以改進(jìn)Booth算法、Wallace樹結(jié)構(gòu)和LRCF(Left-to-Right，Carry-Free)算法實現(xiàn)了具有較高速度和較好功耗性能的16比特×8比特乘法器。 支持多媒體擴(kuò)展指令的ALU模塊以及DAG(Data Address Generation)模塊的研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計是MD32處理器設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。MD32的指令集中包括大量SIM...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 DSP處理器和媒體處理器
    1.2 面向多媒體處理應(yīng)用的數(shù)字信號處理器-MD32
    1.3 深亞微米VLSI設(shè)計
    1.4 低功耗考慮
    1.5 本文的主要研究工作、創(chuàng)新點(diǎn)和內(nèi)容安排
第二章 ALU和數(shù)據(jù)地址計算單元設(shè)計
    2.1 支持多媒體應(yīng)用的指令集設(shè)計
        2.1.1 MMX技術(shù)
        2.1.2 MDS指令簡介
        2.1.3 PSAD指令和PAVG指令
    2.2 支持MDS指令的ALU結(jié)構(gòu)
    2.3 ALU結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化策略
    2.4 特殊尋址模式
        2.4.1 比特反轉(zhuǎn)尋址
        2.4.2 窗口尋址模式
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MAC設(shè)計
    3.1 MAC的速度性能分析
    3.2 32比特×32比特乘累加運(yùn)算的流水實現(xiàn)
        3.2.1 基于16比特×8比特乘法器的拆分
        3.2.2 MAC的四級流水實現(xiàn)
    3.3 乘法器設(shè)計
        3.3.1 Booth算法
        3.3.2 Booth算法乘法器符號擴(kuò)展問題
        3.3.3 Wallace樹加法
        3.3.4 進(jìn)位的快速傳遞
        3.3.5 進(jìn)位傳遞的特殊處理
        3.3.6 16比特×8比特乘法器性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 片上存儲系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 MD32的存儲系統(tǒng)
    4.2 MD32的cache設(shè)計
        4.2.1 cache設(shè)計要素
        4.2.2 cache結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.3 存儲系統(tǒng)的低功耗設(shè)計
        4.3.1 cache的低功耗設(shè)計
        4.3.2 片上RAM的低功耗設(shè)計
        4.3.3 片上存儲系統(tǒng)功耗分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 MD32設(shè)計中的低功耗考慮
    5.1 DSP處理器芯片的功耗特征
    5.2 CMOS電路功耗來源和降低功耗的方法
        5.2.1 低功耗研究的歷史
        5.2.2 CMOS集成電路功耗來源
        5.2.3 降低功耗的一般途徑
    5.3 MD32的低功耗設(shè)計技術(shù)應(yīng)用
        5.3.1 設(shè)計流程對低功耗的考慮
        5.3.2 數(shù)據(jù)通路的低功耗考慮
        5.3.3 片上存儲器的低功耗考慮
        5.3.4 MD32功耗特性分析
    5.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
博士期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3767185