多核处理器高性能alu单元设计研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文多核处理器高性能ALU单元设计研究姓名：董博辉申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：马佩军20100101摘要算术逻辑部件(ALU)作为微处理器中最重要和最常用的运算部件之一，它的速度和功耗对整个微处理器性能具有重要的影响。本文深入研究了ALU的结构和核心加法器原理，根据网络处理器中微处理器的特点，实现了一种应用于微引擎的32位ALU部件。该ALU支持32位微引擎的所有逻辑运算和算术运算指令。通过采用全定制设计方法，在算法、电路、版图等各个层次分别进行

2、设计优化，使ALU的性能得到提升。通过对现有ALU结构和加法器原理进行分析研究，在普通并行前缀加法器基础上进行改进，采用不等位分组实现进位的方法，即在组内采用并行前缀进位、组外采用串行进位的方法实现加法器进位。为了降低电路的晶体管数量，减小芯片面积，采用传输管逻辑作为ALU的电路实现方式，并通过理论计算和Spice仿真两种方式对关键路径的参数进行优化。用HspiCe在频率为500M}Iz，电源电压为2．5V的条件下进行仿真，延时为0．84璐，平均功耗为40mw，晶体管数量为5008。在O．25u

3、m工艺的典型条件下，借助Calibre完成ALU全定制版图物理检查及寄生参数提取。用Hspice仿真所实现版图的关键路径延时为1．1ns，平均功耗为48mw，版图面积为0．054nm2。关键词：MEALU并行前缀加法器全定制版图AbstKIctAbstract崩tllmeticlogicu11itisoneofmemostiII印nantaIldcommoncomputingcomponentsi11memicroprocessor-Thespeed卸dpowerdissipationh嬲asi

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