發(fā)布時間：2020-06-09 04:14

【摘要】：隨著芯片集成度的和工作負載的提高,電路設計中對于速度和功耗的要求越來越嚴格,而基于全局時鐘的同步電路設計方法由于其時鐘先天性的缺陷面臨越來越大的挑戰(zhàn)。與此同時,異步電路設計具有低功耗,高性能的一系列優(yōu)勢,使其成為研究關注的重點。 本文以數據流處理器為研究對象,研究了異步電路的設計方法。并通過異步映射的方式,分離出系統(tǒng)中的數據通路和控制通路,將各結構單元進行異步電路的替換;通過控制結構的替換,采用握手協(xié)議取代同步全局時鐘,并保留流水線的功能,設計了異步流水結構的數據流處理器結構,并達到了降低功耗的主要研究目的。在此設計思路的基礎上,本文主要的創(chuàng)新和貢獻之處在于: 1.本文總結了異步映射的異步流水線設計方法。 2.在異步映射設計方法的基礎上,本文提出了改進型自控式單元,應用于數據流處理器異步映射的實現,并用該結構完成了異步控制結構的功能和4相握手協(xié)議的實現。 3.基于數據流處理器自身的結構特點,本文提出了2級循環(huán)分支合并的異步流水結構,將改進型自控式單元應用于各結構模塊,完成了異步數據流處理器系統(tǒng)的實現。
【圖文】：

HDL綜合報告Fig.2-2HDLsynthesisreport

控式單元的4級線性流水線模型[6]如圖3-3所示。此結構除了參考異步電路握手通信協(xié)議外，還可以在有效數據未準備就緒的情況下，將流水線的一級或多級關閉。此項特性應用在復雜流水線設計中，ack信號與使能信號進行邏輯與、或操作，可以組合出控制各個不同流水級不同工作狀態(tài)的控制信號。另外需要注意的是，為了滿足基于鎖存器的工作模式，相鄰級別的初始控制信號必須相反，，以確保初始化工作后的震蕩模式正確。圖 3-3 基于自控式單元的 4 級流水結構Fig. 3-3 the structure of 4 stage pipeline with self-controlled cell[6]3.5 復雜流水線基本控制單元分類一般流水線可分為控制邏輯和數據單元�？刂七壿嬝撠煂χ噶詈土魉�的狀態(tài)進行調度和調節(jié)；數據單元負責各流水級上的數據處理的完成。控制邏輯體現流水線的復雜度，而數據單元反映流水線的運算能力。而復雜流水線的復雜度主要就是體現在控制邏輯上。復雜流水線的控制邏輯一般會包含以下基本結構單元[34](1) 合并結構（JOIN）：為多對一的結構形式，對應分支結構，不需要選擇信號。等待所有輸入數據有效時將其合并到單一輸出上。該結構也常用于并行流水線的：
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP332

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本文編號：2704146