浅析一种32位浮点dsp中的alu设计

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1、上海大学硕士学位论文一种32位浮点DSP中的ALU设计姓名：林贻山申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：倪国宗;冉峰20040201摘要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AL，U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：一是系统级上甜朋硬件体系，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

2、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：r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：#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

3、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。关键词：ALU，数据路径，传输门电路，曼彻斯特进位链AbstractThepapermostlydiscussesadesignfor40／32bitsfloating．pointorintegral-pointALUOfhighspeedandhighperformance．whichismainlyusedinDSPchips．I

4、nthepaper,thedataformatofDSPandfloatoperationsarediscussedfirstly，withpermitteddataformatofALUindetails．Atthesametime，accordingtothedemandbyDSPchips．wethinkaboutthedesignbythreeways．Thefirstoneistheconfirmationofthedataformatandinstmctionsetandhardwarealgorithmatsystemlevel，second

5、oneiSthedesigningofdata-controlunitatRTLthethirdisthedesignof34一bitsaddercircuit．ThedataformatandconversionbetweenwithIEEE754．instmction—setconsistedof84instmctions．hardware—algorithmareproposedatsystemlevel．Atregisterlevel，thehardwareimpletionofeigettypesoperationisfirstlydiscuss

6、ed．thenthedesignofdata＆controlunitisdescribedindetailsincludinginstructions--participatingandresource—·sharing；finallyprovidingtheverificationresultsindetails．ThedissertationalSOelaboratesthedesignofCMOScircuits’configuration，whichincludesthedesignoffulladdercircuit，carrychaincirc

7、uitetc．BycomparisonofthekeycircuitsdesignedinthispaperwithotherrelevantcircuitsusingHspicesimulation，makingfurtheranalysisinarea，speed，powerexpenditureandSOon，CPLaddercircuit，improvedstafieManChesterandBy-passaddercircuithasbeenbrou曲tforwardinthispapeLwhichCanrealizecommendablythe

8、hi曲speedandhighperformancedesign．