文档介绍：兰州大学
硕士学位论文
高性能数字信号处理器(16位定点DSP)设计与研制
姓名:田军
申请学位级别:硕士
专业:微电子与固体电子学
指导教师:李思渊;陈杰
20050501
摘要
微电子技术突飞猛进,工艺特征尺寸己减小到微米以下,纳米的工艺
己经成熟。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地
更新换代,性能越来越高。数字信号处理器的发展更是如此。目前,位
定点的工作频率最高已经达到,而处理能力达到每秒亿次乘累加运
算。通信时代的到来将会推动的处理能力的进一步的提高。而未来软件无线
电技术的发展,将对的性能提出更高的要求。
本文介绍了我们研发工作组独立设计的一款高性能位定点核。在
体系结构设计上,采用级流水线,流水线的控制相对简单,流水线的吞吐率也较
高。总线结构采用改进的哈佛结构,能够保证有足够的数据吞吐率,为执行部
件提供数据。采用与主流兼容的指令级,以便于后续的开发应用。采用高速的
乘累加单元,保证单时钟周期完成一次乘累加运算。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。
在设计上,尽量遵守规则,以保证代码的可移植性。在功能验证上,
采用分层次验证的策略,在模块级采用白盒法进行验证,在顶层采用白盒法与灰盒
法相结合验证,采用随机测试矢量与特定测试矢量结合以提高测试覆盖率。
在芯片实现上,采用国内一流芯片制造厂中芯国际的工艺,采用
业界主流的设计流程,并采用全球最优秀的厂商的设计平台。
关键词
数字信号处理器体系结构流水线哈佛结构乘累加功能验证物理综合
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论文作者签名还享日期‘召刃
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论文作者签名弄导师签名期户嘟岌升
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第一章绪论
课题研究的背景与意义
数字信号处理器简称是一种特别适合于进
行数字信号处理运算的特殊类型的处理器,它能够实时快速地实现各种数字信号
处理算法。由于它的实时处理特点,数字信号处理器被广泛应用于无线通信,音
频、视频处理,工业控制和消费电子等领域。业内人士预言,将是未来集成
电路中发展最快的电子产品,并成为电子产品更新换代的决定因素,它将彻底变
革人们的工作、学习和生活方式。美国半导体产业协会最近预测,数字信
号处理器将推动未来半导体市场成长,而且亚洲,特别是中国将是市场
的成长动力。
电子产品正在经历着从模拟到数字的转化,数字信号处理算法已经成为当前
信息领域的理论基础。可以说,凡是涉及到信号的应用都要用到数字信号处理的
理论。这就使得数字信号处理器在诸多的领域成为必需,也使得数字信号处理器
得以飞速的发展。自从年代末期出现第一块数字信号处理器芯片以来,数字信
号处理器经历着日新月异的发展变化,涌现出一大批从事数字信号处理器研究和
生产的厂商,其中德州仪器、模拟器件摩托罗拉、朗
讯是最具实力的数字信号处理器的开发和生产企业,而贝
是嵌入式数字信号处理器的主要提供商。
据权威市场调研公司年芯片市场比年增
长,达到亿美元。并预测,年通用市场将接近亿美元,
年超过亿美元,年略高于亿美元。这相当于的复
合年增率为正在世界半导体业中起着越来越重要的作用。
在日前发布一份有关的报告指出“到年,所有交付的微处
理器都将具有处理能力。公司总裁兼首席执行官也指出
“市场上新推出了五花八门的产品,任何人要想为所有的应用提供最好的
解决方案都是不现实的。十年之内,有可能成为最大的半导体行业。”
是目前电子工