32位高性能M-DSP浮點(diǎn)ALU的設(shè)計(jì)優(yōu)化與驗(yàn)證.pdf

1、M-DSP是一款由國(guó)防科技大學(xué)微電子研究所獨(dú)立設(shè)計(jì)的32位高性能多核數(shù)字信號(hào)處理器，設(shè)計(jì)指標(biāo)1.1GHz，主要應(yīng)用于語(yǔ)音合成、圖像識(shí)別、無(wú)線(xiàn)通信等民用領(lǐng)域和雷達(dá)、聲吶、搜索和反搜索等軍用領(lǐng)域，主要目的是促進(jìn)我國(guó)軍事信息自主化以及推動(dòng)國(guó)內(nèi)高性能多核D SP的發(fā)展。本文依托M-D SP內(nèi)核的研究與開(kāi)發(fā)，主要完成了內(nèi)核中浮點(diǎn)AL U部件的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與優(yōu)化，具體內(nèi)容包括以下幾方面：
　　1、以浮點(diǎn)運(yùn)算的性能需求為背景，對(duì)M-DSP中浮點(diǎn)A

2、LU部件進(jìn)行了指令集設(shè)計(jì)和模塊劃分，并對(duì)子模塊中使用到的關(guān)鍵算法進(jìn)行了分析和實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)雙通路算法基礎(chǔ)上，增加了舍入合并的處理機(jī)制滿(mǎn)足了浮點(diǎn)雙精度加法5拍完成的需求。采用取反加1與后期的舍入判斷合并處理的算法實(shí)現(xiàn)了浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換指令的設(shè)計(jì)。
　　2、根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)現(xiàn)有的驗(yàn)證方法，從模擬驗(yàn)證和形式化驗(yàn)證兩方面對(duì)浮點(diǎn)AL U部件進(jìn)行了充分的驗(yàn)證并進(jìn)行了覆蓋率的統(tǒng)計(jì)和分析。模擬驗(yàn)證是從模塊級(jí)驗(yàn)證和系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證兩方面進(jìn)行的。形式化驗(yàn)證則借助AT

3、EC和Formality等價(jià)性檢查工具完成的。覆蓋率結(jié)果分析表明M-DSP中浮點(diǎn)ALU單元滿(mǎn)足覆蓋率要求，驗(yàn)證已經(jīng)完備。
　　3、采用Design Compiler（DC）綜合工具在45nm CMOS工藝下對(duì)M-DSP中浮點(diǎn)AL U部件進(jìn)行了邏輯綜合與優(yōu)化。分析綜合報(bào)告后使用模塊分離、調(diào)整邏輯結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵信號(hào)提前處理、流水線(xiàn)劃分邏輯等方法對(duì)浮點(diǎn)AL U部件的關(guān)鍵路徑進(jìn)行了時(shí)序優(yōu)化以及使用模塊復(fù)用方法對(duì)其進(jìn)行了面積優(yōu)化，延遲降低了10