【摘 要】
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本论文主要进行了一种40/32位扩展精度、高速高性能的浮点数/整数ALU的设计研究工作,它主要应用于数字信号处理器(DSP)芯片中.文章从DSP芯片的指令集、数据格式、浮点运算入
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本论文主要进行了一种40/32位扩展精度、高速高性能的浮点数/整数ALU的设计研究工作,它主要应用于数字信号处理器(DSP)芯片中.文章从DSP芯片的指令集、数据格式、浮点运算入手,确定出进入ALU中总线的数据格式和所要完成的指令;同时依据芯片对ALU的功能和性能要求,从三个层次进行了ALU的设计:一是系统级上ALU硬件体系/硬件算法的确定,二是RTL数据路径和控制单元的设计,三是构成ALU关键路径的加法器的电路级设计.在系统级设计中,确定ALU所采用的数据格式,并给出此种数据格式和IEEE754相互转换的方法;同时根据DSP芯片的指令集,确定ALU部件所要实现的由84条指令所构成的指令集合;并依据DSP的指令码的特点确定出ALU的硬件体系.在寄存器传输级(RTL)设计中,首先将84条指令的实现方式分成八类基本的硬件算法,之后将上述的八类硬件算法进行合成和归纳,并在此基础上较为详细的给出整块ALU的数据路径和控制单元中各个功能模块的设计,这个过程涉及指令划分和资源共享;并在此基础上给出较为详细的验证结果.在电路级设计中具体考虑全加器晶体管级的设计,34位加法器进位链电路设计等.通过将本设计用到的关键电路与以往其他设计用到的相关电路进行Hspice仿真,在面积、时延、功耗等方面进行比较,得出用曼彻斯特进位和旁路进位相结合加法器(CPA),能很好地实现高速高性能34位加法器的加法.
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