低功耗低成本嵌入式处理器媒体扩展单元设计

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1、＼卿LowPowerLowCostEmbeddedProcessor⑧Author’Ssignature：L也L曼i一‘●‘，㈨●’Supervisor7Ssignature：』堑剑!巡!QngExtemalReviewers：ExaminingCommiMa及jExaminingCommitteeMembers：臼呈量壁出旦塑Dateofor酊def．ence：。蛰_!I-一2二岁浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏

2、盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权』垃姿盔生可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日浙江大学硕士学位论文致谢光阴似箭，不知不觉间已临近硕士毕业了。回首近三年的

3、学>--j生涯，我首先最想感谢的是我的导师谭年熊教授，感谢他这三年来在专业知识、实验技能、科研方法等方面对我的悉心指导和关怀。同时要感谢所长严晓浪教授在我在超大所学>-7生活的三年中对我的悉心教导。严老师为我们创造良好的学>--j实验氛围，悉心指导科研和培养工程实践能力，同时为人谦逊、治学严谨，使我受益匪浅。还要感谢导师组的各位老师们对我的无私关怀和帮助，让我能够从一个对集成电路一无所知的学生成长为具有一定知识水平以及设计经验的初级电路设计者，对此我心怀感激。我也要感谢中天微系统公司的葛海通经理，多年来在学>--j生活以及工程实践方面中给予我悉心的指导。还要感谢浙江大学超大规模集成电路

4、设计研究所的吴晓波、沈海斌、史峥、何乐年等诸位老师。他们对我的无私关怀和指导让我获益终生。同时我要感谢曾经在一起学>-7工作的实验室的同学们和中天微系统公司的同事们。首先要感谢孟建熠师兄给予我学>--j工作上的悉心指导，帮助我从无到有地理解集成电路设计领域，克服在嵌入式处理器设计研究过程中的众多困难，让我真的能够快乐学>--j快乐生活。还要感谢公司的诸位师兄师姐在项目中对我的认真指导，感谢项目组各位同学同事的无私关怀、耐心教导和帮助，让我很好的融入了这个温暖而又挑战的大家庭，与大家一起学>--j成长。最后，我要由衷的感谢父母多年来来对我的辛勤培养和照料，感谢他们对我一直以来的信任和教导

5、，让我可以有勇气有毅力克服人生中的一道道坎坷，为了自己的理想和信念不断努力奋斗，而这些也必将成为我今后人生不懈奋斗的最大动力。最后，向那些在我人生路上给予我无私帮助的人们表示我最真诚的敬意和致谢。刘磊于求是园20】1．01．18浙江大学硕士学位论文摘要随着嵌入式系统中对于音视频处理、图像识别、3D模拟等多媒体相关应用的日益增多，高效低成本低功耗的多媒体扩展单元将成为未来通用嵌入式处理器的关键部件。本文围绕多媒体扩展单元的架构设计，重点研究合理有效利用现有资源，提升多媒体运算性能，降低硬件开销，减小功耗损失等关键技术。本文的主要研究内容和创新点包括：1、隔离式SIMD算术单元及其高效资源

6、复用技术。提出了隔离位拼接操作数实现快速SIMD执行的算法，并以此进行高效资源复用和时延控制的SIMD算术单元设计。该方法通过扩展原整型加法器宽度，插入隔离位分隔SIMD各操作数，仅增加少量选择逻辑，实现了SIMD运算对原有整型通路的高效复用，同时采用逆向移位的操作数准备和封装方案，解决了关键路径问题，以极小的硬件代价实现了对多媒体SIMD加速操作的支持。2、树型快速乘法／乘累加单元及SIMD分支提取和延迟旁路技术。首先根据传统阵列乘法器的缺点，分析提出了四叉树型快速乘法器的原理和实现算法，然后在此基础上设计多媒体乘法和乘累加的流水执行单元。根据树型结构的特点，提出分支提取技术实现SI

7、MD运算的高效复用技术，仅增加少量判断选择逻辑，实现了同一乘法器对SIMD运算的支持；同时通过分析MAC指令流的依赖关系，提出了延迟旁路动态调度技术减少累加操作数的相关代价，降低执行停顿，以增加少量旁路逻辑获取MAC指令流性能的大幅提高。3、复用式多媒体保留栈动态调度技术及媒体寄存器组框架。通过复≯≯’“≯嚣譬董≯≯矗薯’≯一爱j。≥誓毒≥譬茹瓷。釜妻篓誊i冀童≯≥篓．≯％旗i赫。臻；姜：毒毫薯二麓鬻一秘+j《群尊叠z∥麓“赫。。囊。i搿《以嚣