媒体数字信号处理器IP核优化设计研究.pdf

浙江大学信息科学与工程学院硕士学位论文媒体数字信号处理器IP核优化设计研究姓名：马骥申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：刘鹏20070801摘要预料的速度飞速发展一块芯片上集成的门数已突破千万门而上市时间却越来越短一款求。同时处理器的功能越来越强大片上集成了丰富的外设同时说拇硭俣纫汛到叮庹俏A擞Χ缘鼻叭招略乱斓亩嗝教逵τ茫由浙江大学信息与通信工程研究所∽榭7⒌木哂凶灾髦J恫ǖ腄处理器——已完成流片。芯片采用鉉ひ占庸ぃ诤诵电压榭鱿拢晒ぷ髟１疚脑诖嘶∩辖辛嗣嫦蛎教逑低秤τ玫虺芃核的优化设计着重探讨了数字信号处理器的指令译码问题、具有流水化结构的数字信号处理器的流水线优化以及低功耗问题和口核面向系统应用的其他相关设计问题。本文通过分析的指令集结构并根据核的优化目标提出了的译码结构优化设计与原译码器相比。分层译码结构使得两层译码得以流水化从而速度更快而分类译码结构则使不相关的译码子模块不工作因而功耗更小。在完成译码优化设计后对的指令集进行了验证在原指令集验证平台基础上提出了一种指令验证流程通过指令分类指令生成指令运行结果反馈和覆盖率反馈几个阶段保证了设计的正确性。的一大特色是有一个类流水线本文研究了基于流水线的阅苡化通过分析流水线划分关键路径和数据流信息采用流水化逻辑复制等多种方法优化关键路径达到了优化目标。并通过分析的组织构成在Ⅺ督辛嘶诿趴厥敝的低功耗设计使其具有了四种低功耗模式。作为面向嵌入式媒体系统应用的口核在经过译码和流水线优化设计后仍需要进行面向系统的相关设计研究。本文研究了嗣嫦騍的两大关键问题：可测性设计和外围接口技术。通过分析基于口核的嵌入式媒体系统的特点以及该系统中口核的复用问题进行了一种基于的调试器设计研究实现了口核的可测性以及测试的复用性。通过分析的总线结构研究了如何将集成到片上实现和外围设备的全双工通信．关键词：数字信号处理器指令译码类漉水线口核可测性外围接口．集成电路生产工艺正如摩尔理论バ酒纤芗傻木骞苁棵鲈路环芯片的设计周期从设计规格书到流片成功可能只需要鲈拢舛陨杓迫嗽碧岢隽烁叩囊浙江大学硕士学位论文鴏栅咖辯Ⅱ日吣瓹．簅疭甌Ⅻ蕖辷噧．．盿浙江大学硕士学位论文瓾∞Ⅱ辷噧瓵．甀∞畆．∞∞．：瓵．琭∞．瓵．辯．瓵．譽Ⅱ第一章绪论引言数字信号处理器概述．中藕糯砥鞯姆⒄近年来数字信号理论Ⅲ在不断取得进步的同时随着半导体技术的突飞猛进专用的数字信号处理器芯片也获得了飞速发展。它的处理能力越来越强大使得信号处理的研究可以主要放在算法和软件方面不再像过去那样需要过多考虑硬件。由于某錾阅埽还惴河τ糜谑滞ㄐ臶俊⑾训缱印⒐ひ悼刂啤⒍嗝教宓领域。作为当今一个应用的热点消费类电子和多媒体应用的复杂度和细化度不断增长也就对处理器的性能和功能提出了更多要求。许多消费类电子产品需要更低成本、更易使用的贰Ｈ缫粝焐璞福珼、机顶盒等因此高灵活性、低成本和相对较高的性价比的砥鹘诿教宕砹煊虻玫焦惴河τ茫随着超深亚微米工艺的飞速发展芯片的集成度越来越高采用将几个耍琁耍ㄓ么淼ピ#琁／涌冢娲⒌ピR黄鸺稍诘ヒ恍酒希撼晌目前嵌入式系统发展的趋势和主流。随着低逞芯康闹鸩缴钊耄G笄度胧较低尘哂懈好的整合性注重软硬件的协同设计对嵌入式微处理器的媒体处理能力、功耗以及成本方面提出了更高的要求。然而由于芯片的性能越来越强规模越来越大使得低晨7⒅期越来越长设计质量越来越难于控制芯片设计成本越来越趋于高昂。这种情形类似计算机软件设计所面临的问题：计算机硬件处理能力