向量處理單元VPU的低功耗設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf_第1頁(yè)
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1、隨著通信和多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用,數(shù)字信號(hào)處理器(DSP, Digital Signal Processor)得到快速發(fā)展。早期的 DSP設(shè)計(jì)通過(guò)不斷提高頻率和擴(kuò)大規(guī)模滿足日益增長(zhǎng)的性能需求,近年來(lái),隨著便攜式設(shè)備的推廣,功耗問(wèn)題日益突出,嚴(yán)重制約著處理器的進(jìn)一步發(fā)展,因此DSP設(shè)計(jì)的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)變成了追求更高的性能和更低的功耗。
  X-DSP是一款自主研發(fā)的高性能64位DSP,采用哈佛總線結(jié)構(gòu),支持11發(fā)射的超長(zhǎng)指令字和單指令多數(shù)

2、據(jù)流操作,工作頻率1GHz。本文以 X-DSP的研發(fā)為技術(shù)背景,完成向量處理單元(VPU:Vector Process Unit)的低功耗設(shè)計(jì)和驗(yàn)證綜合,主要研究?jī)?nèi)容如下:
  1.向量處理單元VPU的低功耗設(shè)計(jì)。針對(duì)VPU的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使用多種不同的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù),對(duì)VPU進(jìn)行低功耗優(yōu)化:VPE的時(shí)鐘門(mén)控、功能部件中的操作數(shù)隔離、基本門(mén)電路的邏輯重組。使用SpyGlass對(duì)VPU的功耗進(jìn)行評(píng)估,結(jié)果表明在不使用時(shí)鐘門(mén)控管理VPU的

3、工作時(shí),功耗優(yōu)化效率達(dá)到13.95%,而使用時(shí)鐘門(mén)控關(guān)掉一半的VPE時(shí),功耗優(yōu)化效率達(dá)到42.7%。
  2.為了進(jìn)一步降低VPU的功耗,對(duì)其主要功耗來(lái)源乘加部件MAC進(jìn)行功耗優(yōu)化。根據(jù)MAC中定、浮點(diǎn)乘加的相互獨(dú)立,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了定、浮點(diǎn)乘法器共享的MAC部件,減少了一個(gè)乘法器的使用。對(duì)共享的乘法器進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于保持電路的低功耗乘法器,降低了乘法器的無(wú)效翻轉(zhuǎn)。在40nm工藝下,使用DC綜合工具對(duì)MAC進(jìn)行綜合,結(jié)果表明

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