高性能中断逻辑部件的优化设计与物理实现

发布时间：2020-10-16 11:35

　　 随着微处理器的发展进入多核多线程的时代,微处理器对中断系统的性能要求也在不断提高。在多核多线程X处理器中,中断类型高达88种,如何保证中断系统能快速收集并处理各种类型的中断就成为一个重要的研究课题。 本文主要研究X微处理器的中断逻辑部件,采用半定制设计优化和标准单元定制设计优化相结合的方法来实现高性能的中断逻辑部件。首先,在代码级,通过资源共享减少逻辑单元的数量;通过剔除多位比较判断语句的冗余位,减少比较逻辑的代价;通过资源复制均衡重负载逻辑,改善了关键路径延时。其次,针对中断逻辑部件的特点,定制设计了大驱动、特殊逻辑和高速的标准单元,增强了标准单元库对中断逻辑部件的支持能力,缩短了关键路径的延时。最后,在65nm工艺下,定制实现了36种标准单元,采用合理的版图设计策略,实现了中断逻辑部件的版图。 在65nm CMOS工艺的最差条件,且线负载模型为“medium”的情况下,优化前中断逻辑部件的逻辑综合频率为1.0GHz,优化后达到1.5GHz,与优化前相比频率提高了50%,达到了优化设计的目标。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TP332
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题主要研究内容
    1.3 论文组织
第二章 X处理器TLU部件设计概述
    2.1 中断概述
        2.1.1 中断系统基本功能
        2.1.2 多核多线程中断处理面临的问题
    2.2 X处理器的中断处理机制
        2.2.1 X处理器的流水线与中断
        2.2.2 X处理器的中断处理步骤
        2.2.3 中断控制相关的寄存器
    2.3 X处理器的TLU部件数据通路
        2.3.1 TLU部件数据通路
        2.3.2 中断请求模块
        2.3.3 中断处理模块
        2.3.4 重定向模块
    2.4 本章小结
第三章 TLU部件的设计优化与综合优化
    3.1 时序优化目标
    3.2 代码级硬件实现优化
        3.2.1 资源共享
        3.2.2 剔除比较判断语句的冗余位
        3.2.3 合理的模块划分
        3.2.4 晚到信号优化
        3.2.5 资源复制
    3.3 综合优化
        3.3.1 逻辑综合
        3.3.2 综合结果
        3.3.3 综合后单元替换优化
    3.4 本章小结
第四章 标准单元定制设计优化
    4.1 标准单元库的设计方法学
        4.1.1 标准单元法概述
        4.1.2 标准单元库的组成
        4.1.3 库单元设计流程
        4.1.4 设计标准单元库用到的EDA工具
    4.2 标准单元的定制设计
        4.2.1 需要定制设计的标准单元
        4.2.2 定制标准单元的电路设计
        4.2.3 标准单元的版图实现
    4.3 定制单元lib和lef文件的提取
        4.3.1 定制单元lib文件的生成
        4.3.2 定制单元lef文件的生成
    4.4 综合结果
    4.5 本章小结
第五章 超深亚微米下物理实现
    5.1 TLU部件的物理设计实现
        5.1.1 物理设计的主要流程
        5.1.2 TLU的布局布线实现
    5.2 超深亚微米下的信号完整性分析
        5.2.1 串扰效应
    5.3 本章小结
第六章 结束语
    6.1 全文工作总结
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

【参考文献】

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本文编号：2843204