媒體數(shù)字信號(hào)處理器的增強(qiáng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著媒體應(yīng)用復(fù)雜度的不斷提高和產(chǎn)品上市時(shí)間的不斷縮短，如何快速有效地提高處理器性能已成為當(dāng)前集成電路產(chǎn)業(yè)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題。由于時(shí)間、成本和可靠性等方面的嚴(yán)重制約，使得可重用性設(shè)計(jì)思想正越來越受到集成電路設(shè)計(jì)者的關(guān)注。對(duì)原有處理器的增強(qiáng)設(shè)計(jì)是可重用性設(shè)計(jì)思想的典型代表，這種設(shè)計(jì)方法無論是在時(shí)間、成本還是在可靠性等方面都明顯優(yōu)于重新設(shè)計(jì)的方法，明顯改善了芯片的可重用性。因此增強(qiáng)設(shè)計(jì)策略已成為當(dāng)前業(yè)界和研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點(diǎn)。 Medi

2、aDSP1601(簡(jiǎn)稱MD1601)是由浙江大學(xué)信息與通信工程研究所設(shè)計(jì)的針對(duì)媒體應(yīng)用的16位定點(diǎn)DSP。MD1601具有中等能力的運(yùn)算性能，適合于中低復(fù)雜度的多媒體處理領(lǐng)域的應(yīng)用，但是MD1601還有一些不足之處，這些缺陷大大制約了MD1601性能的提高，嚴(yán)重限制了MD1601應(yīng)用的場(chǎng)合，因此對(duì)MD1601的增強(qiáng)設(shè)計(jì)是十分重要且必須的。 本文分析了影響DSP性能的關(guān)鍵點(diǎn)，提出通過增強(qiáng)處理器關(guān)鍵模塊、擴(kuò)展專用指令和完善處理器程序

3、控制功能等三方面可以快速有效地提高DSP性能，具體設(shè)計(jì)方法為： 從MAC的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，圍繞如何劃分和設(shè)計(jì)MAC結(jié)構(gòu)以適應(yīng)多流水DSP處理器設(shè)計(jì)要求展開論述，提出了多種MAC設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)本文所要設(shè)計(jì)MAC的性能要求和功能特點(diǎn)，對(duì)各方案做出比較。本章提出的基于士AxB BOOTH編碼，舍入運(yùn)算前置于MAC累加過程，24bitx8bit和16bitx8bit混合乘法的分裂式Wallace樹結(jié)構(gòu)和符號(hào)位后置處理的MAC設(shè)計(jì)方法，滿

4、足了處理器要求，實(shí)現(xiàn)了和DSP流水線的最佳匹配，并達(dá)到了最佳的均衡效果和關(guān)鍵路徑最短的時(shí)延長(zhǎng)度。 提出了MD1601的面向軟件算法的媒體數(shù)字信號(hào)處理器專用指令的軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)策略，在這一策略指導(dǎo)下，通過對(duì)MD1601的比特流操作指令和DSP專用除法指令的設(shè)計(jì)，使MD1601的相關(guān)算法處理性能得到了明顯的提高，驗(yàn)證了本文所提出的軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)策略是切實(shí)可行的。 通過對(duì)μC/OS-Ⅱ運(yùn)行機(jī)制的研究，分析得出基于DSP的μ