基于数据通路各运算部件的通用数字信号处理器设计与实现

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1、山东太学硕士学位论文摘要伴随着微电子学，数字信号处理技术和计算机技术等学科的飞速发展而产生的数字信号处理器(DSP)，是一种体现这三个学科综合研究成果的新型微处理器。微电子技术突飞猛进，工艺特征尺寸以减小到0．18微米以下，O．13微米的工艺已经成熟，目前已经下降到90纳米的水平。基于集成电路工艺的提升，代表集成电路发展水平的微处理器也不断的更新换代，性能越来越高。数字信号处理器的发展更是如此。本文介绍了自行设计的一款商性能16位定点通用DSP。研究的重点是基于DSP数据通路如何设计和实现各运算部件单元。在体系结构设计上，采用6级流水线，使流水线的控制相对简单，流水线的吞吐率也较高：总线结构

2、采用改进的哈佛结构，能够保证DSP有足够的数据吞吐率，为计算部件提供数据；采用高速的乘累加累减单元，保证单时钟周期完成一次乘累加累减运算；采用并行技术，单时钟内完成一次运算和从存储器读取两个操作数：采用“零开销”循环技术，提高循环指令执行的效率：采用延迟转移，提高流水线的吞吐率；采用后变址寻址和位反寻址技术，提高访存指令的效率。在行为级描述上，从数据通路和控制通路两个方面分别对DSP进行行为建模。本文简要的总结了通用DSP处理器设计方法与具体流程，为以后的设计者提供了参考，使得设计过程中任务清晰。本文还探讨了一些关于芯片验证和测试的测试方法。关键字：数字信号处理(DSP)，设计方法，乘法累加

3、累减单元，实时信号处理，高速ALU部件山东大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmicroelectronics，digitalsignalprocessingtechnologiesandcomputertechnologies，DigitalSignalProcessoremerged．Asthetechnologymakesprogressrapidlyinmicroelcctronics，thefeaturesizehasbeenreducedbelow0．18um，even0．13umandthetechnologyoffeaturesi

4、zeO．09umhasbeenpopular．Based0ntheimprovementoftechnology，themicroprocessorwhichrepresentstheleveloftheintegratedcircuitisupdatedconstantlyandbecomesstrongerandstronger，soasthedevelopmentofDSP．A16-bitfixed-pointDSPwithhighperformanceisintroduced．Thefocusofthisthesisistodesignandimplementthecomputati

5、onalunitbasedondatapathofDSP．Asix—levelpipeliningisusedwhendesigningthearchitecture，whichpredigeststhecontrolofpipelinewithoutlossofperformance．ThebusarchitectureaccordswithModifiedHarvardarchitecturewhichcanprovideenoughdatarateforcomputingunits．TheMACunitoftheDSPisfastenoughtoaccomplishamultiplic

6、ationandanaccumulation．TheparalleltechnologyisusedsothattheDSPcandoacomputationandgettwooprandsfromon·chipmemoryinasinglecycle．Zero—overheadloopisimplementedanddelaybranchisrealizedtomakethepipelinemoreefficient．Behavioralmodelsaremadefordatapathandcontrolpath．Tofunctionasareferenceonprojectschedul

7、ing，taskpartitioningforfuturedesigner,asetofmethodofgeneralpurposeDSPdesignandimplementationissummarizedinthisthesis．Thestrategyofverificationandchiptestarealsomentioned．Keywords：digitalsignalprocessing(DSP