本文關(guān)鍵詞：X-DSP BP部件及Shuffle單元的設(shè)計(jì)優(yōu)化與驗(yàn)證

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【摘要】：X-DSP是一款64位高性能多核處理器,內(nèi)核采用11發(fā)射的超長(zhǎng)指令字(Very Long Instruction Word,VLIW)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)主頻為1GHz。該DSP內(nèi)核單獨(dú)設(shè)置BP(Bit-Processing)部件以及Shuffle單元。BP部件是內(nèi)核中的位處理單元,支持整個(gè)芯片中定點(diǎn)運(yùn)算的位處理操作,該部件所有指令均為單周期,對(duì)時(shí)序設(shè)計(jì)極具挑戰(zhàn)性;混洗(Shuffle)單元位于向量處理單元(VPU)中,實(shí)現(xiàn)16個(gè)VPE間寄存器的數(shù)據(jù)交互,其性能對(duì)整個(gè)DSP性能的影響非常關(guān)鍵。本文完成了BP部件和Shuffle單元的設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及驗(yàn)證工作。1.根據(jù)X-DSP的設(shè)計(jì)需求,實(shí)現(xiàn)32/64位SIMD(Single Instruction stream Multiple Data streams)結(jié)構(gòu)的BP部件指令以及微體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用硬件資源復(fù)用技術(shù),設(shè)計(jì)了掩碼移位器,在復(fù)用移位邏輯的硬件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了位清零(BCLR)、位置一(BSET)、位置換(BEX)、位測(cè)試(BTST)指令。2.設(shè)計(jì)了兩種不同類型的指令以支持混洗模式地址來(lái)自于立即數(shù)或者混洗模式地址寄存器(SMR);采用獨(dú)立的混洗模式存儲(chǔ)器,根據(jù)混洗模式地址選擇相應(yīng)的混洗模式,使得Shuffle單元在執(zhí)行數(shù)據(jù)混洗操作時(shí)配置通路和執(zhí)行通路相分離,提高混洗的效率。3.對(duì)BP部件和Shuffle單元進(jìn)行邏輯綜合,優(yōu)化其關(guān)鍵路徑。采用邏輯復(fù)用和結(jié)構(gòu)調(diào)整的方法對(duì)位段處理指令進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)先比較后移位,將兩個(gè)64位的數(shù)據(jù)串行移位改為并行移位;針對(duì)Shuffle單元配置通路的優(yōu)化,采用流水線技術(shù),通過(guò)調(diào)整棧內(nèi)結(jié)構(gòu)和平衡棧間流水等方法,并通過(guò)增加混洗模式寄存器的存儲(chǔ)體,以減少單個(gè)體的位寬。綜合表明:動(dòng)態(tài)功耗減少24.84%,面積減少96064 um2。4.采用模擬驗(yàn)證和形式化驗(yàn)證方法,對(duì)BP部件和Shuffle單元從模塊級(jí)到系統(tǒng)級(jí)進(jìn)行全面驗(yàn)證。首先編寫(xiě)B(tài)P部件和Shuffle單元的黃金模型,用于功能驗(yàn)證中的結(jié)果比對(duì)以及作為形式化驗(yàn)證中的參考模型;其次針對(duì)BP部件設(shè)計(jì)需求,開(kāi)發(fā)相應(yīng)的定向測(cè)試向量和偽隨機(jī)數(shù)測(cè)試激勵(lì);最后,通過(guò)等價(jià)性檢查(ATEC)驗(yàn)證BP部件和Shuffle單元的設(shè)計(jì)與黃金模型完全等價(jià),使用Synopsys公司的形式化驗(yàn)證工具Formality對(duì)綜合后的網(wǎng)表與RTL級(jí)代碼進(jìn)行形式對(duì)比。
【關(guān)鍵詞】：BP Shuffle 設(shè)計(jì)優(yōu)化 模擬驗(yàn)證 形式化驗(yàn)證 綜合
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP332
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本文編號(hào)：985927