媒體數(shù)字信號(hào)處理器IP核關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著深亞微米工藝的進(jìn)步和芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，將系統(tǒng)集成在一塊芯片中成為現(xiàn)實(shí)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入了多處理器系統(tǒng)芯片時(shí)代。多媒體應(yīng)用強(qiáng)有力地推動(dòng)著芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中高靈活性、高性價(jià)比的數(shù)字信號(hào)處理器在媒體處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。媒體增強(qiáng)型數(shù)字信號(hào)處理器核的使用加快了嵌入式系統(tǒng)芯片的開發(fā)速度，多核數(shù)字信號(hào)處理器也已經(jīng)引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。 本文作者參與了浙江大學(xué)信息與通信工程研究所soC R&D小組承擔(dān)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的媒體數(shù)字信

2、號(hào)處理器MediaDSP64的研發(fā)工作。作為部分研究成果，本文著重探討了媒體數(shù)字信號(hào)處理器lP核中部分關(guān)鍵技術(shù)，涉及到處理器微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)搬運(yùn)機(jī)制、精確異常處理以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和軟件調(diào)試應(yīng)用等多個(gè)方面。 在DSP微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從流水線控制與化解數(shù)據(jù)沖突出發(fā)，對(duì)指令流水線執(zhí)行過程進(jìn)行抽象化，構(gòu)建了一個(gè)通用的數(shù)據(jù)旁路模型，同時(shí)給出一種較為準(zhǔn)確的旁路設(shè)計(jì)復(fù)雜度評(píng)估方法。通過旁路模型映射，針對(duì)MD64流水線的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)旁路設(shè)計(jì)采用精簡

3、部分旁路、地址寄存器旁路緩存、按需沖突檢測等創(chuàng)新思想，有效降低了旁路硬件開銷，提高了流水線的執(zhí)行效率，并且對(duì)關(guān)鍵控制信號(hào)采用去耦合策略，有效減少了關(guān)鍵路徑延時(shí)。實(shí)驗(yàn)證明這是一種兼顧效率與資源開銷的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的通用旁路模型不但適用于復(fù)雜標(biāo)量流水線的旁路設(shè)計(jì)，而且可以擴(kuò)展到多發(fā)射處理器數(shù)據(jù)旁路網(wǎng)絡(luò)的分析。 從數(shù)據(jù)運(yùn)算與多數(shù)據(jù)搬運(yùn)任務(wù)的并行性方面，闡述了利用DMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)字信號(hào)處理中數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的重要性。結(jié)合MD64實(shí)際存儲(chǔ)