本文關(guān)鍵詞：X-DSP 64位定點ALU和歸約單元的設(shè)計優(yōu)化與驗證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數(shù)字信號處理器(DSP)是進(jìn)行高速實時信號處理的專用處理器,在航空航天、通信與信息系統(tǒng)、自動控制和消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。X-DSP屬于一款完全自主正向設(shè)計的64位高性能DSP,采用VLIW體系結(jié)構(gòu),可同時流出11條指令,支持多種功能的定點和浮點操作,擁有強(qiáng)大的并行運算能力。本文主要涉及到X-DSP內(nèi)核中定點算術(shù)邏輯運算單元(IALU)和定點歸約單元(VRDC)的設(shè)計優(yōu)化與驗證。其中,定點算術(shù)邏輯運算單元(IALU)主要執(zhí)行微處理器的單周期指令,它的性能往往決定著整個微處理器的性能,其設(shè)計極具挑戰(zhàn)性。本文的主要內(nèi)容如下:一、研究設(shè)計了IALU單元和歸約單元的指令集和總體結(jié)構(gòu),根據(jù)預(yù)期的設(shè)計規(guī)范和設(shè)計需求,完成了IALU單元和歸約單元的微體系結(jié)構(gòu)設(shè)計,并對它們內(nèi)部的關(guān)鍵模塊進(jìn)行了具體的邏輯實現(xiàn)。二、分別在標(biāo)量處理單元(SC)和向量處理單元(VPU)兩個高層次下,針對IALU單元出現(xiàn)的不足,采用流水線技術(shù)、邏輯優(yōu)化和寄存器復(fù)制等方法,使性能、功耗和面積等方面得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。三、重點采用模擬驗證的方法對IALU單元和VRDC單元在不同的層次進(jìn)行全面的功能驗證。模塊級驗證采用特殊功能點進(jìn)行定向測試、隨機(jī)數(shù)測試和黃金模型對比測試;系統(tǒng)級驗證側(cè)重全局控制信號測試、指令組合測試和指令沖突測試,然后結(jié)合覆蓋率統(tǒng)計工具消除模擬驗證的漏洞,進(jìn)一步指導(dǎo)驗證方向,從而為功能正確性提供有力保障,最后使用形式化驗證工具ATEC和Formality進(jìn)行等價性檢查,進(jìn)一步保證RTL級代碼的正確性。四、在本文的最后,使用Synopsys公司的綜合工具DC(Design Compiler),在45nm工藝下對優(yōu)化前后的IALU單元以及歸約單元做了邏輯綜合。IALU單元可達(dá)到310ps,比之前時序330ps改善了20ps,歸約單元調(diào)整流水線結(jié)構(gòu)之后時序能達(dá)到160ps,IALU單元和歸約單元都能到達(dá)設(shè)計450ps的設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)字信號處理器 定點算術(shù)邏輯運算單元 定點歸約單元 設(shè)計優(yōu)化 模擬驗證 形式化驗證
【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】：2014
【分類號】：TP332

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本文編號：386386