低速率可重构声码器的研究与设计

为满足数字语音通信对高性能和高灵活性的应用需求,设计一种基于SELP语音编解码算法的具有可重构、高并行度、可编程、安全性等特点的声码器。介绍了该声码器的功能、设计目标、特征设计及其体系结构设计,并对四级可重构的ALU单元、数据通路单元等功能部件以及可变长VLIW专用指令集的设计进行描述。     

一种低速可编程的声码器设计与实现

为增强数字语音通信的安全性,提高传输带宽的利用率,基于低速率SELP算法,设计了一种具有可编程、高并行度、可重构、安全性等特点的声码器.采用四级ALU单元、可变长VLIW专用指令集等设计,优化了复杂度高的功能模块,显著提高指令级并行度.仿真结果表明,该声码器在20MHz主频下完成0.6kbps的SELP算法的平均功耗为200mW,完成编解码的运算复杂度为12.5MIPS,低于相同工艺水平的通用DSP的40MIPS.     

龙芯2号处理器功能部件设计

功能部件是处理器中进行指令运算的核心单元，它的算法及其实现直接影响到处理器的总体性能．介绍了龙芯2号处理器的功能部件，探讨了从算法到物理设计等不同层次的功能部件设计方法．龙芯2号功能部件分为两个定点ALU和两个浮点ALU实现，除实现完整的MIPS定、浮点指令集外，还实现了龙芯2号类MMX自定义多媒体指令集以及定点操作在浮点部件（FPU）中的数据通路复用．龙芯2号浮点部件遵照IEEE754和MIPS相关标准，浮点加法4拍完成，浮点乘法5拍完成，浮点除法4～17拍完成．物理设计支持0．18μm工艺下主频500MHz的标准单元实现，浮点单精度峰值性能达到2GFLOPS．双精度峰值性能达到1GFLOPS．     

基于流密码的可重构处理结构及其专用指令集研究

在对多种流密码算法生成结构进行分析的基础上,提出一种基于流密码的可重构处理结构,并在总结重构流密码算法使用频率较高的基本操作类型的基础上,为该流密码可重构处理结构设计了一种专用指令集。描述了指令的具体格式,并对指令性能进行了评估。结果表明,该指令集作用在该流密码可重构结构上可灵活高效地实现多种流密码算法。     

可重构指令集处理器的代码优化生成算法研究

可重构指令集处理器能够适应多变的计算任务在性能和灵活性两方面的要求,而传统的编译后端技术无法为其生成高效的可执行代码,需要有新的代码生成方法.针对传统编译后端代码生成三阶段方法进行扩展的代码混合优化生成算法正是这样一种方法.该算法很大程度地复用了原有的三阶段代码生成过程,同时针对可重构指令集具有动态性的特点,根据系统硬件资源和重构配置,扩展了针对可重构指令代码生成的优化处理,从而能够获得切合可重构指令集处理器体系结构特性的可执行代码.相关实验与分析说明了该算法针对硬件重构得到的新平台所做的可重构指令代码生成是有效的,能够较好地提高应用程序在新平台上的执行性能.     

DSP指令集仿真器的设计与实现

指令集仿真器是进行芯片设计评估,系统软件设计开发以及计算机软硬件协同设计的不可或缺的工具.在DSP的硬件设计和后期算法开发中,指令集仿真器也同样是起着至关重要的作用.该文参考当前在指令集仿真领域比较先进的JIT-CCS和IS-CS仿真技术,吸取了各自的一些优点,提出了仿真策略,设计并实现了基于DSP3000的指令集仿真器HJS.为了兼顾仿真速度与精度的要求,HJS实现了指令精度和时钟周期精度两种级别的仿真.同时,在指令Cache和流水线的仿真上都做到了既尽可能与实际硬件相符,同时也兼顾执行效率.为评估DSP硬件设计、DSP算法的实现提供了很好的软件模拟平台.     

基于规则的寄存器传输级ALU工艺映射算法的研究

提出寄存器传输级工艺映射（RTLM）算法，该算法支持使用高层次综合和设计再利用的现代VLSI设计方法学，允许复杂的RT级组件，尤其是算术逻辑单元（ALU）在设计中重用，该映射算法使用目标ALU组件来实现源ALU组件，映射规则通过表格的方式给出，此算法对于规则结构的数据通路特别有效，应用k阶贪婪算法的实验结果表明，RTLM在高层次综合中对数据通路组件再利用是一种有效的方法。     

基于RISC-V的SM4算法扩展指令的设计与实现

为更好地在资源有限终端实现SM4密码算法,论文基于开源RISC-V指令集及VexRiscv处理器,设计实现SM4算法扩展指令集,包括两条SM4算法扩展指令分别对应SM4算法密钥扩展部分及密码算法部分,以低硬件资源开销换取基于软件实现SM4密码算法时更高的吞吐量.论文设计实现的SM4密码算法扩展指令,通过使用Xilinx...     

一种可重构体系结构的声码器ALU设计

文章介绍了采用可重构体系结构的TR600语音编解码器中的ALU设计。重点讨论了ALU的资源部件、数据通路、指令及在设计中的平衡规则。该ALU采用VHDL语言描述,经过仿真、综合和FPGA验证后,完全符合设计要求。     

专用指令集安全处理器设计与VLSI实现

专用指令集处理器（ASIP）结合了ASIC协处理器的高效性与通用处理器的灵活性,在信息安全领域具有广泛的应用前景.本文针对RSA/ECC密码算法,提出了一种专用指令集安全处理器的设计与VLSI实现方案.本文的ASIP基于32位RISC架构,通过采用专用的指令集和特殊的运算单元,以较小的软硬件代价实现了密码算法的高效运算.本设计采用TSMC0.25μm标准CMOS工艺综合,核心电路等效门为28K,最高时钟频率可达到150MHz,完成一次1024位RSA算法仅需200毫秒.     

一种支持SIMD指令的低功耗分裂式ALU设计

在面向多媒体运算的高性能、低功耗DSP芯片MD32设计中，支持SIMD指令的分裂式、低功耗ALU设计是实现其没计目标的重要环节。该文提出了利用基于资源共享的设计思想，以超前进位加法器(Catry Look-ahead Adder)为核心构造数据处理单元，完成算术以及逻辑运算，减少了ALU模块的面积，同时均衡了不同数据通路长度，并且采用先进行数据选择，而后进行数据处理的设计原则，降低不使用模块的活动度，减少了功耗。根据Design Power分析其综合后门级实现结果，芯片面积可减少8％，功耗可减少51％。     

一种基于FPGA的CPU设计

基于现场可编程（FPGA）技术和硬件描述语言VHDL的设计和综合,通过自顶向下的设计方法和模块化设计思想,在OuartusⅡ环境下能定制、仿真、下载验证和实现CPU功能。通过VHDL语言定制了运算器ALU模块和调用宏模块定制了RAM模块,介绍了基于FPGA的CPU设计方法,并通过初始化程序进行验证,实现了基于FPGA的CPU功能,表明基于FPGA技术在设计CPU核和大规模集成电路设计方面可根据实际情况定制,具有灵活性、可靠性和可扩展性。     

ALU的功能测试

本文给出了ＡＬＵ 的几种结构框图和ＡＬＵ 的进位链图模型以及基于该模型的功能测试方法，该方法对ＡＬＵ 加法器的测试可达到较高的测试有效性     

不同ALU实现方法的功耗研究

低功耗是微处理器设计中一项具有挑战性的工作。对每一个组成单元进行功耗优化是进行低功耗微处理器设计必不可少的一种方法。算术逻辑单元(Arithmetic and Logic Unit,ALU)是微处理器中最基本的组成单元之一。ALU的结构与功耗、延迟和面积有着复杂的联系。常用的ALU结构有三种:复合结构、加法器独立结构和链式结构。基于这三种结构,实现了一个8比特ALU,通过对这个8-bit ALU进行功耗分析来研究ALU的结构对功耗的影响。研究结果表明:复合结构ALU具有最小的功耗,与其它两种结构的ALU相比,能分别节省19.38%和33.87%的功耗。     

Design and analysis of high-speed 8-bit ALU using 18 nm FinFET technology

All modern computational devices consist of ALU. With increase in complexity of software and the consistent shift of software towards parallelism, high speed processors with hardware support for time consuming operations such as multiplication would benefit. Smaller, compact devices such as IoT devices need to run software such as security software and be able to offload computation cost from the cloud. In this paper, a high speed 8-bit ALU using 18 nm FinFET technology is proposed. The arithmetic and logical unit consists of fast compute units such as Kogge Stone fast adder and Dadda multiplier along with basic logic gates. In this paper, an ALU with each compute unit optimized for speed is proposed, while responsibly consuming area. Dadda multiplier is of 8 × 8 architecture as opposed to conventional approach of 4 × 4 making it a true 8-bit ALU. Simulation and analysis is done using Cadence Virtuoso in Analog Design Environment. The transistor count of proposed design is 5298, the power consumption is 219 µW and maximum delay is 166.8 ps. The design is also expected to consume a maximum of one clock cycle for any computation.

     

X-DSP ALU与移位部件的设计与实现

X型DSP是我们自主研发的一款低功耗高性能DSP。对X型DSP的CPU体系结构进行了深入研究,在详细分析X型DSP的ALU部件和移位器部件相关指令基础上,对ALU与移位器部件进行了设计与实现。采用Design Compiler综合工具,基于SMIC公司0.13um CMOS工艺库对ALU移位部件进行了逻辑综合,电路功耗共为4.2821mW,电路面积为71042.9804m2,工作频率达到250MHz。     

基于FPGA的八位RISC CPU的设计

从CPU的总体结构到局部功能的实现采用了自顶向下的设计方法和模块化的设计思想,利用Xilinx公司的SpartanII系列FPGA,设计实现了八位CPU软核。在FPGA内部不仅实现了CPU必需的算术逻辑器、寄存器堆、指令缓冲、跳转计数、指令集,而且针对FPGA内部的结构特点对设计进行了地址和数据的优化。     

Bit-slice microprocessor-based communications decoder

The hardware design of a bit-slice microprocessor-based realtime cyclic error-correcting communications decoder is presented. A microprocessor-based architecture is preferred because of its programmability, low cost and simplicity of design. To augment the throughput of the decoder for realtime decoding, the ALU word length is chosen to be equal to that of a code word and the decoding operation is accomplished in two steps, i.e. error detection and error correction. A buffer memory stores incoming blocks as more than one block may be received during a decoding cycle. The design is versatile: different decoding algorithms can be executed by changing the microprogram. Only simple changes in the design are necessary to decode words of longer block length.