【摘要】： FT-C55LP是一款高性能低功耗的16位定點可編程數字信號處理器芯片,采用了超哈佛存儲結構,具有1條程序總線和5條數據總線,內部采用了12棧的超深度流水線,具有完整的流水線硬件沖突保護機制。為了使硬件資源能夠發(fā)揮最大效能,FT-C55LP專門設計了包括數據地址產生部件和輔助ALU在內的地址數據流單元,大大加強了芯片的數字信號處理能力。本文在深入研究FT-C55LP指令集和體系結構的基礎上,按照自頂向下的方法詳細討論了其地址數據流單元的設計與實現(xiàn)。 數據地址產生部件產生FT-C55LP所有指令的訪存地址,是流水線能夠正確運行的基礎,它的實現(xiàn)取決于FT-C55LP所設計支持的尋址模式。本文對DSP的典型核心算法進行了分析,由此得出DSP專用尋址模式設立的意義和可得到的好處,并在此基礎上設計了FT-C55LP的尋址模式,然后對數據地址產生部件進行了相應的硬件設計與實現(xiàn),它包含三個數據地址產生器,每個周期最多可以從存儲器讀三個操作數或寫兩個操作數。在設計中,本文仔細考察了指令的并行性,并以此為根據設計了相應的硬件并行使用規(guī)則和硬件復用方案,可以有效降低系統(tǒng)的靜態(tài)功耗。 本文增加輔助ALU的原因基于以下兩個事實:首先,根據對一款沒有輔助ALU的芯片TI C5410 DSP指令行為進行的分析,發(fā)現(xiàn)其中存在大量從40位向16位的轉換寫入操作;其次,數據地址產生部件可以支持單周期內的指令雙發(fā)射。輔助ALU主要是對一些大部分在地址數據流單元內的16位寄存器進行操作,故該ALU也在地址數據流單元內部實現(xiàn)。本文根據輔助ALU所支持的功能進行了硬件的設計與實現(xiàn)。由于一些比較簡單的計算可以在主ALU執(zhí)行指令的時候并行執(zhí)行,或者被調度給功耗較低的ALU執(zhí)行,所以該ALU的存在可以使指令集的并行性大為增加,并有效的降低系統(tǒng)功耗。 最后本文對地址數據流單元進行了模塊級和部件級的功能驗證,并在驗證過程中進行了代碼覆蓋率和功能覆蓋率統(tǒng)計,驗證結果表明地址數據流單元的設計符合FT-C55LP的設計要求,功能完全正確。
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TP332
【圖文】：

圖 1.1 方進定律流單元設計中的關鍵技術集型應用，伴隨著頻繁的數據訪問，數據地址在地址計算上作特殊考慮，有時計算地址的時間因此，DSP 中通常都含有支持地址計算的算術址產生器與 ALU 并行工作，使得地址計算不再明，使用獨立的 AGU 可使流水線效率提高到 1.執(zhí)行速度。FT-C55LP 地址數據流單元的一個主生成，其內部集成了三個不同數據地址產生器，操作數的存取，最多可以在 1 個周期內進行 3 并減少代碼量。速度，可以在 CPU 內設置多個并行操作的功能生器等。TMS320C6000 系列芯片的 CPU 內部和 6 個 ALU，這些功能部件可以最多在 1 個周

計過程的自動化，這就是 EDA 技術，它代表了當。近年來業(yè)界普遍應用的 EDA 工具已經有了較高人員的概念構思以高層次描述的形式輸入到EDA完成整個設計，此外還有專門的綜合優(yōu)化工具，能夠獲得較大的優(yōu)化[11]。 技術的迅猛發(fā)展，RTL 級設計方法也開始大行其計，設計人員按照“自頂向下”的設計方法，對整劃分，不再需要通過門級原理圖來描述電路，而語言（HDL）進行功能描述即可，最后通過綜合法，設計人員就可以擺脫電路細節(jié)的束縛，把精力的構思上。同時可以把新概念迅速轉化成為產品并且由于在設計中只定義了系統(tǒng)的行為特性，不庫的支持下，利用綜合優(yōu)化工具可以將高層次描網表。這種設計方法的典型流程圖如圖 1.2 所示[

于向 CPU 傳輸數據，2 條 16 位的數據總線和 2 條 24 位的地址總線用于從CPU 傳輸數據；1 個指令緩沖區(qū)和 1 個獨立的取出機制，因此，取指獨立于其他的 CPU 動作；具有如下的計算單元：1 個 40 位的算術邏輯單元（ALU）、1 個 16 位的ALU、1 個 40 位的移位器、2 個乘法累加器（MAC）。在一個周期內，每個 MAC 可執(zhí)行一次 17 位乘 17 位的乘法運算（分數或整數）和一次帶有可選的 32/40 位飽和度的 40 位加法或減法運算；1 條受保護的指令流水線，流水線保護機制在必要的時候插入等待周期以防止讀寫操作脫離預期順序；數據地址產生部件支持線性尋址、循環(huán)尋址和位反轉尋址；中斷控制邏輯可以屏蔽某些可屏蔽的中斷。FT-C55LP CPU 的結構框圖如圖 2.2 所示[15]。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 沙宗先,趙日華,李勇,徐近沛;一個實時語音識別實驗系統(tǒng)的結構設計[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;1989年03期

2 莫瑋;于英民;;一種新型全數字化測試儀器[J];電子測量與儀器學報;1990年02期

3 張葵;;可編程數字信號處理器的結構[J];軍事通信技術;1990年04期

4 曉云;;TI要發(fā)財 2007年全球DSP需求達500億美元[J];每周電腦報;1997年35期

5 ;小“芯”有好處 DSP作MultiVoice網關處理器[J];每周電腦報;1998年44期

6 葛桂芳,何曉燕,張雪申;基于DSP的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J];自動化儀表;2000年04期

7 孟逢逢,蔣建國;DSP技術的應用及發(fā)展[J];微處理機;2000年03期

8 盛;;幾種實時系統(tǒng)使用的DSP[J];電子測試;2001年04期

9 吉敬華,孫玉坤,趙文祥,黃振躍;基于DSP的全數字電機控制器的研究[J];計算機測量與控制;2003年10期

10 劉軼,陳明,劉宗玉;基于數字信號處理器的航空發(fā)動機參數采集系統(tǒng)設計[J];測控技術;2005年01期

相關會議論文 前10條

1 徐澤群;;DSP芯片測試向量生成方法[A];第一屆中國微電子計量與測試技術研討會論文集[C];2008年

2 許卓兵;劉春寧;田蔚風;金志華;;基于DSP的全姿態(tài)撓性陀螺尋北儀[A];2001年飛行器慣性器件學術交流會論文集[C];2001年

3 汪向陽;張云峰;;基于雙DSP的圖像處理系統(tǒng)硬件設計[A];第三屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2005年

4 鄒積濤;白山;劉一恒;;潛油式永磁同步直線抽油機無位置傳感器控制系統(tǒng)研究[A];2008中國電工技術學會電力電子學會第十一屆學術年會論文摘要集[C];2008年

5 張春;王志華;;DSP系統(tǒng)的系統(tǒng)內編程的實現(xiàn)[A];第九屆全國信號處理學術年會（CCSP-99）論文集[C];1999年

6 商斌梁;張振仁;;柴油機智能診斷儀的研制[A];中國儀器儀表學會第三屆青年學術會議論文集（下）[C];2001年

7 華學明;吳毅雄;張勇;焦馥杰;;數字信號處理器在焊接電源中的應用前景[A];第五屆21世紀中國焊接技術研討會論文�？痆C];2003年

8 耿忠慶;;DSP在逆變焊接電源中的應用[A];第五屆21世紀中國焊接技術研討會論文�？痆C];2003年

9 楊霞;楊波;杜繼光;;永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)設計[A];第十三屆中國小電機技術研討會論文集[C];2008年

10 李桂菊;趙建;;基于大面陣攝像機的多處理器跟蹤系統(tǒng)的設計[A];2007年光電探測與制導技術的發(fā)展與應用研討會論文集[C];2007年

相關重要報紙文章 前10條

1 羅軍;星上數字信號處理器[N];中國航天報;2001年

2 田學科;光數字信號處理器創(chuàng)驚人速度[N];科技日報;2003年

3 馮軍;摩托羅拉和朗訊科技推出數字信號處理器核心[N];科技日報;2000年

4 ;DM270實現(xiàn)VGA攝像[N];計算機世界;2003年

5 王小慶;國內廠商與TI共推2.5代移動產品[N];中國電子報;2000年

6 記者 陳斌;創(chuàng)新為PC裝備5.1聲道[N];計算機世界;2000年

7 ;東進：D1280Nc[N];計算機世界;2002年

8 ;IP電話解決方案[N];科技日報;2000年

9 計育青;LSI邏輯：從DSP到ZSP[N];中國電子報;2004年

10 邸允柱;ADI：主打SoftFone平臺[N];中國電子報;2004年

相關博士學位論文 前10條

1 陳曉毅;數字廣播接收機的軟件無線電研究[D];浙江大學;2005年

2 章健;原子力與光子掃描隧道組合顯微鏡功能性樣機[D];大連理工大學;2005年

3 李香平;基于復合顏色空間與時空域的視頻車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D];天津大學;2004年

4 鄭德春;DSP可測性、測試方法和平臺的研究[D];浙江大學;2005年

5 張延軍;面向特定應用的指令集處理器設計方法研究[D];清華大學;2006年

6 麥宋平;一種雙模人工耳蝸系統(tǒng)及其低功耗數字信號處理器的設計[D];清華大學;2009年

7 鄧學欣;開放式故障診斷構架及動態(tài)測試分析方法研究[D];天津大學;2004年

8 肖繼學;基于累加器的DSP數據通路的內建自測試技術的研究[D];電子科技大學;2007年

9 王雷;無刷直流電動機調速系統(tǒng)的研究[D];浙江大學;2008年

10 杜志強;高響應短行程直線直流電機的建模、控制與實驗研究[D];華中科技大學;2006年

相關碩士學位論文 前10條

1 范新宇;100MHz數字存儲示波表樣機的研究與試制[D];電子科技大學;2005年

2 王焱;基于并行DSP的VLSI功能測試研究[D];北京工業(yè)大學;2005年

3 周潔;局域網環(huán)境下音頻認證水印系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];南京理工大學;2005年

4 劉為超;G.729語音編碼算法研究及其DSP的實現(xiàn)[D];湖南大學;2005年

5 劉述喜;基于直接轉矩控制的交流變頻電力測功機控制方法的研究[D];重慶大學;2005年

6 劉麗麗;基于μC/OS-Ⅱ的多軸運動控制器的研究與應用[D];中國海洋大學;2005年

7 王文靜;基于DSP的數字化UPS監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];華中科技大學;2005年

8 張麗萍;先進飛機電氣系統(tǒng)控制與管理系統(tǒng)遠程終端硬件平臺研究[D];西北工業(yè)大學;2006年

9 趙秀玲;基于定點DSP的FIR數字濾波器的研究與設計[D];曲阜師范大學;2007年

10 王強;基于反推控制的永磁同步電動機調速系統(tǒng)仿真研究[D];遼寧工程技術大學;2006年

本文編號：2754329