低功耗数据触发微处理器功能单元的设计与实现

发布时间：2021-02-03 11:21

　　随着半导体工艺技术的发展,功耗问题已经成为微处理器设计者无法回避的挑战之一。尤其是在嵌入式领域中,一方面,处理器的性能随着应用需求的升高而增强,带动耗电量的增大;另一方面,由于采用电池供电,系统储电量非常有限。两方面因素共同作用,使嵌入式领域中的低功耗研究处于十分重要的地位。首先,本文针对嵌入式多媒体应用,研究了低功耗数据触发体系结构。然后,使用动态操作数检测技术设计实现了定点乘法器,使用异步电路技术设计实现了浮点乘法器和浮点加法器。最后,设计实现了低功耗数据触发微处理器腾越-II,在其功能单元实现中使用了上述低功耗技术。本文主要内容如下。1.研究了低功耗数据触发微处理器体系结构。数据触发体系结构具有结构简单、模块化强、设计灵活、并行度高等优点。首先,分析嵌入式多媒体应用程序的指令特点,确定了数据触发微处理器内核功能单元的比例及数量。然后,根据多媒体应用程序整数操作数的特点,选择动态操作数检测技术实现定点功能单元。最后,根据内核及各功能单元的流水线结构特点,选择异步电路设计技术来实现计算内核与各功能单元。2.设计实现了基于动态操作数检测技术的定点乘法器。将操作数分为多个位段,通过操作数... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文的下一个周期就进入结果寄存器，减少了一个周期的等能。其次，DTA 改进了分支处理机制，利用专门旁路机分支、返回指令分支的延迟减少至 2 周期，而少量间接。同 TTA 延迟为 4 周期的分支相比，编译器更容易调度，减少流水线损失。再次，DTA 设置了专门的跳转与自寄存器的写操作实现分支转移与自陷，避免了 TTA 中对，提高了程序安全性。最后，在 TTA 的基础上，DTA 将，降低了 TTA 中原有译码逻辑的复杂度和延迟。

raal 在文献[48]中介绍了一种在 TTA 中分析应用程序特性的流 TTA 模拟器得到目标应用程序集特征的方法。首先，将 C序进行编译，得到串行传输指令流。通过串行模拟器运行应用程序的指令分布、操作数有效位等信息进行统计，同执行性能。该性能即互连网络为单路时，TTA 处理器的性能为并行程序执行提供了性能参照。然后，进行并行模拟行总线数量设为 n，每条指令中有 n 条并行的传输操作。对、调度，将可并行的传输指令安排在同一条 TTA 指令中，在并行模拟器中执行并行传输指令，得到并行度为 n 时的能。在不同的并行度 n 下重复这个过程并计算各自相对于定一个最理想的 n，这个值就是 TTA 互连网络中并行总线令中的最佳传输操作数。最后，确定 TTA 中功能单元的比例模拟时统计的指令分布情况确定各种功能单元的比例，并数量以及各种类型的功能单元在单拍中的使用数量确定其

【参考文献】：
期刊论文
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[4]采用异步电路的低功耗微控制器的VLSI设计与实现[J]. 俞颖,周磊,闵昊.  半导体学报. 2001(10)

博士论文
[1]嵌入式异构多核处理器设计与实现关键技术研究[D]. 岳虹.国防科学技术大学 2006
[2]低功耗技术研究—体系结构和编译优化[D]. 易会战.国防科学技术大学 2006

硕士论文
[1]传输触发微处理器异步功能单元的设计与实现[D]. 王友瑞.国防科学技术大学 2008



本文编号：3016416