文档介绍：同济大学电子与信息工程学院
硕士学位论文
64位高性能嵌入式CPU中乘法器单元的设计与实现
姓名:赵忠民
申请学位级别:硕士
专业:微电子与固体电子学
指导教师:林正浩
20070301
摘要乘法器是现代微处理器芯片中的关键部件,其主要设计思想,就是在结构复杂度和电路类型,以及速度和面积之间进行均衡。乘法运算是以大量的加法运算为基础的,完成一次乘法运算的基本步骤是:产生部分积和对部分积进行求和。本文以此为基本出发点,对惴ń辛搜芯浚⒍杂糜谘顾醪糠只的各种加法阵列结构进行了分折和比较,结合该设计的指令集结构,提出了一种以压缩器共同作为基本加法单元的混合电路结构,构建了一种独创的改进的餍徒峁沟某朔ㄆ鳎诓糠只蠛凸讨械挠布寐达到了最高,并有效的改进了传统骱推渌峁沟娜毕荨W钪眨捎萌定制的设计方法流程,在电路和版图上对基于流水线的此位定点树型乘法器进行了设计与实现。关键词:定点乘法器,树型结构,嗦耄槐A艏臃ㄆ鳎—顾跗混合电路结构
甌篺—猻,.甀:一...Ⅱ
学位论文作者签名:去芝逡、民年学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。指导教师签名:学位论文作者签名:年月日
签名:起惠、氏年箩等同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。
,微处理器芯片设计作为整个计算机工业的核心技术,已成为体现一个国家综合实力的~种标志,它对保障国家安全、促进科技进步、推动经济发展有着不可替代的重要作用。微处理器的性能正以不可思议的速度不断提高,约每一年半便提高一倍,它推动了整个信息产业的高速发展。近年来,“龙芯”、“神威”等国产中央处理器,褪中藕糯砥珼賢芯片研制成功极大的推动了我国微处理器研究和设计的发展,并得到了广泛的应用,但目前我国高性能计算机的研制仍然没有摆脱依赖国外的高性能微处理器芯片的局面,位先进体系的微处理器的研发仍然与存在明显差距。所以,继续深入研究并开发高性能的微处理器芯片,在关键技术上达到,有所创新,有所突破,己成为我国事业的当务之急。运算器一直是微处理器芯片的重要组成部分。乘法器单元作为微处理器中的重要运算单元,其性能提高对整体性能的改善起重要作用。在超大规模集成电路的发展过程中,乘法器是实时图像处理和数字信号处理的核心,。因此,高性能乘法器的研究和实现对微处理器来说是十分重要的,设计开发出结构好,面积小,速度快,功耗低的乘法器硬件单元,必将在高速发展的产业中占据一定的优势。乘法器设计可分为定点和浮点两种类型。定点乘法器的设计相对于浮点乘法器来说既较为容易,且易于实现。同时,定点乘法器的设计实现无疑又是浮点乘法器设计实现的基础。成功的定点乘法器设计,可以为浮点设计提供有力的支撑和参考。乘法运算是通过大量的加法运算实现的。乘法运算的主要步骤是部分积的产生和部分积求和。乘法器设计的重点则是采用什么样的结构实现
缩结构,以及乘法器的低功耗设计等也得到了广泛而深入的研纠切。部分积的快速求和。乘法器的主要设计思想是在结构复杂度和电路类型,以及速度和面积之间进行均衡。.朔ㄆ魃杓品⒄垢趴乘法器研究上的罩程碑,【和氖餍脱顾丌始。,提出惴ㄒ渤莆;的惴ǎ庵址椒ㄊ沟貌糠只考跎僖话搿年岢隽计数器的概念,可将计数器推广到,和等,进一步减少了魉璧募剖鞲鍪在乘法器拓扑结构方面,进入上世纪九十年代之后,进位保留加法被广泛使用,双阵列、高阶阵列用于提高阵列拓扑结构的速度。和提出了压缩器用于构成较鞲嬲亩剖,延迟平衡树由蚆紫忍岢浚菇滋菔饕灿糜诟纳剖餍徒峁沟墓嬲浴】此相应的,可用于乘法器最后加和的各种加法器结构也是层出不穷。在电路实现方面,年基于