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《多核處理器高性能alu單元設計研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、西安電子科技大學碩士學位論文多核處理器高性能ALU單元設計研究姓名：董博輝申請學位級別：碩士專業(yè)：微電子學與固體電子學指導教師：馬佩軍20100101摘要算術邏輯部件(ALU)作為微處理器中最重要和最常用的運算部件之一，它的速度和功耗對整個微處理器性能具有重要的影響。本文深入研究了ALU的結構和核心加法器原理，根據(jù)網(wǎng)絡處理器中微處理器的特點，實現(xiàn)了一種應用于微引擎的32位ALU部件。該ALU支持32位微引擎的所有邏輯運算和算術運算指令。通過采用全定制設計方法，在算法、電路、版圖等各個層次分別進行
2、設計優(yōu)化，使ALU的性能得到提升。通過對現(xiàn)有ALU結構和加法器原理進行分析研究，在普通并行前綴加法器基礎上進行改進，采用不等位分組實現(xiàn)進位的方法，即在組內(nèi)采用并行前綴進位、組外采用串行進位的方法實現(xiàn)加法器進位。為了降低電路的晶體管數(shù)量，減小芯片面積，采用傳輸管邏輯作為ALU的電路實現(xiàn)方式，并通過理論計算和Spice仿真兩種方式對關鍵路徑的參數(shù)進行優(yōu)化。用HspiCe在頻率為500M}Iz，電源電壓為2．5V的條件下進行仿真，延時為0．84璐，平均功耗為40mw，晶體管數(shù)量為5008。在O．25u
3、m工藝的典型條件下，借助Calibre完成ALU全定制版圖物理檢查及寄生參數(shù)提取。用Hspice仿真所實現(xiàn)版圖的關鍵路徑延時為1．1ns，平均功耗為48mw，版圖面積為0．054nm2。關鍵詞：MEALU并行前綴加法器全定制版圖AbstKIctAbstract崩tllmeticlogicu11itisoneofmemostiII印nantaIldcommoncomputingcomponentsi11memicroprocessor-Thespeed卸dpowerdissipationh嬲asi
4、畫fic鋤tiIIlpactonIIlicroprocessor’spe響姍allce．Thes仰ctureofALU鋤dadder研ncipleisstudied證thismesis．Accordingt0thech牡aCteristicsofIIlicroprocessorinthenetworkprocess_ors，a32-bitALUcomponentappliedi11廿1elnicr0·engineisdesi印ed．nsupponsalltllelogicaloperationS
5、and撕岫eticir塔tnIctionSof32-bitmicr0一engine．Bymll-cuStomdesi口，tlledesi印optimizationisc秭edoutt0iIIlprovet11eperf-oml鋤ceofALUinme甜gorithm，circuitarldlayoutlevel．Throu曲tlleaIlalysisont11eexistingALUStructureandtheadder砸nciple，megeneralpamllelprefixadderis
6、inlprovedby甜leIicgroup堍mettlodt0generatec鄴70ut．Thatisparallelprefixcar巧in印up鋤dSerialca盯y‰engroups．IIlorderto同ucethetr鋤siStornumberofthec№uit’ALUisiIllplemented誦mpaSs一缸arlsistorlogic．Th．ou曲t11eoreticalcalculation孤1dSpicesimulatioIl’thetransiStorsiZeof
7、criticalpatllisoptimized．Whent11en-equencyis500M}Iz，powersupplyVoltageis2．5VHspicesiIIlulationresultsiIldicate仕lat面ticalpamdelayis0．8411S，averagepo、)I慣C0nS眥lptionis40mw，andt啪sistornumberis5008．U11dermeconditionoft)rpicalO．25pmprocess，thephysicaJex鋤im
8、【tionandparausiticex位lctionofALUiscornpletI耐、7I，ithCalibre．HspiceshIlulationsho、ⅣStllattllecriticalpathdelayof1．1璐，aVeragep0、張rconSumptionis48mw；layoutareaisO．054mm2．Keyword：MEALUParaUeIPr．：fixAdderFuU-CustomLayout西安電子科技大學學位論文創(chuàng)新性聲明秉承學校嚴謹?shù)膶W風和優(yōu)良的科學道德，本
