VelociTI结构浮点DSPs的流水线异常处理方法

在采用基于VelociTI结构浮点DSPs流水线模式设计具有自主知识产权的数字信号处理器中,为了正确有效地实现对流水线异常的控制,提出了一种该结构流水线发生异常时的处理方法。对引起流水线异常的情况进行了合理的分类,存储器阻塞、多执行包和多周期NOP指令采用通过控制流水线寄存器的时钟信号实现控制。采用控制指令的执行条件实现了中断引起的流水线队列中部分指令的废除。对提出的方法采用VHDL语言建模设计,仿真结果验证了其正确性。     

高速深流水线浮点加法单元的设计

在X87执行环境下,采用基于Two-Path算法的并行深度流水线优化算法,设计了一种能够实现符合IEEE-754标准的单精度、双精度和扩展双精度及整型数据且舍入模式可控的高速浮点加法器。采用并行深度流水设计,经验证,功能满足设计要求,使用TSMC 65 nm工艺库进行综合,其工作频率可达900 MHz。     

基于FPGA的高速流水线浮点乘法器设计

设计了一种支持IEEE754浮点标准的32位高速流水线结构浮点乘法器.该乘法器采用新型的基4布思算法,改进的4:2压缩结构和部分积求和电路,完成Carry Save形式的部分积压缩,再由Catry Look-ahead加法器求得乘积.时序仿真结果表明该乘法器可稳定运行在80M的频率上,并已成功运用在浮点FFT处理器中.     

一种1GHz多端口低功耗寄存器堆设计

超标量处理器中的寄存器堆通常采用多端口结构以支持宽发射,这种结构对寄存器堆的速度、功耗和面积提出了很大的挑战。设计了一个64*64bit多端口寄存器堆,该寄存器堆能够在同一个时钟周期内完成8次读操作和4次写操作,通过对传统单端读写结构的存储单元进行改进,提出了电源门控与位线悬空技术相结合的单端读写结构的存储单元,12个读写端口全部采用传输门以加快访问速度。采用PTM 90nm、65nm、45nm和32nm仿真模型,在Hspice上进行仿真,与传统单端读写结构相比较,所提出的方法能够显著提升寄存器堆的性能,其中写1操作延时降低超过32%,总功耗降低超过45%,而且存储单元的稳定性也得到明显改善。     

堆栈式寄存器堆及其应用

文章介绍了一种新的堆栈式寄存器堆的设计原理和设计技术,与通常堆栈式寄存器堆不同,该设计将栈顶寄存器组设为通用寄存器,增加了栈顶寄存器组的访问效率,同时通过缓冲寄存器及其控制使得该装置具有对不同字长的数据进行自适应存储的能力。该装置可以用于支持后缀语法或者对编码长度有限制的微处理器设计中。     

一种基于活跃周期的低端口数低能耗寄存器堆设计

多端口寄存器堆有助于挖掘指令级和线程级并行性,但同时带来面积、能耗和访问时间的压力.文章面向超标量和SMT处理器,给出了一种方法,即通过增加一个小的活跃值堆(Active Value File,AVF)选择性地保存处于活跃周期(从产生到最后一次使用之间)的物理寄存器值.AVF结构可分担主寄存器堆的访问压力并降低端口数目,实现简单且具有写过滤的特点.在获得较大幅度能耗降低的同时不影响时钟频率且IPC损失较小.     

寄存器堆互连的VLIW结构及其指令调度算法

超长指令字(Very Long Instruction Word,VLIW)处理器一般采用总线互连的多簇结构,每个簇中的功能单元共享一个本地寄存器堆,簇间采用总线传输数据,以避免功能单元增多时,全连通结构的延时、面积和功耗的快速增长;但簇间数据共享时的拷贝和延时,使得处理器在性能上有所下降.文中提出了一种寄存器堆互连的多簇VLIW结构,采用寄存器堆来连接各个簇,从而可以避免簇间数据传输的延时和额外的数据拷贝操作.同时也提出了针对这种结构的指令调度算法,以提高指令调度的性能.实验结果表明,与全连通的VLIW结构相比,寄存器堆互连结构在性能上仅有13%左右的性能下降,代码长度则基本不变;这都优于总线互连的多簇结构.     

基于流水线结构的浮点加法器IP核设计

浮点加法运算是浮点运算中使用频率最高的一种运算.本文采用了五级加法器流水线结构,并使用Verilog HDL硬件描述语言对其进行编码.利在使用SMIC 0.18um CMOS工艺库进行综合,工作频率能达到500MHz.     

快速浮点加法器的全定制设计

描述了一个流水线运行的、符合IEEE 75 4单精度浮点标准的加法器的全定制设计。该浮点加法器的设计基于SMIC 1 .8V 0 .1 8μm 1p6mCMOS工艺 ,将应用于高性能 32位CPU的浮点运算单元中。该设计在研究快速实现算法结构的基础上 ,采用全定制的电路及版图设计方法 ,提高了浮点加法器的工作速度 ,降低了芯片功耗 ,并通过减少芯片面积 ,有效降低芯片量产时的成本     

一种高速低功耗的三端口寄存器堆的设计

本文阐述了一个 1 2 8× 32 bits的三端口寄存器堆的高速低功耗设计 ,说明了分块结构的确定、存储单元的改进以及其他部分电路的设计。在 TSMC0 .2 5 μm CMOS工艺下实现版图的设计 ,并在 2 .5 V工作电压下进行了后仿真。该寄存器堆的工作频率最高可达 5 0 0 MHz,功耗约为 5 5 mw。     

基于VelociTI体系结构的DSP指令分配的实现

在设计基于VelociTI体系结构的数字信号处理器过程中,为了高速实现并行指令的分配,提出了一种基于该体系结构的指令分配方法:排序法。该方法结合决策树原理实现取指包指令并行性测试,并将处理器的功能单元按照一个规定的顺序排列,使每一个功能单元与执行包的某一个字段对应,将执行包中的指令根据译码的结果和功能单元的顺序进行重新排序,从而完成指令到功能单元的分配。仿真结果证明该方法是十分有效的。     

一种支持多重循环软件流水的寄存器结构

寄存器结构及其分配是软件流水算法的关键之一.为支持多重循环的软件流水,该文提出一种新颖的寄存器结构：半共享跳跃式流水寄存器堆.它可以有效地解决多重循环软件流水下的特殊问题,即：同层次和跨层次的寄存器重命名问题以及断流问题;有效地消除外层循环的体间读写相关,提高程序的指令级并行度.它有3种分配方式可供灵活使用：单个寄存器、流水寄存器和寄存器组方式.流水寄存器方式对生存期确定的、局限于一个循环层次的寄存器重命名问题提供简单而有效的支持.寄存器组分配方式解决了多重循环软件流水时变量生存期不确定的情况.跳跃操作为     

V-PIM中低功耗分体多端口向量寄存器文件设计

向量处理逻辑与DRAM相结合形成向量PI(MV-PIM)结构,可充分利用PIM结构的高带宽特性。向量寄存器文件是V-PIM的关键资源,其端口数和容量大小直接影响着向量处理器的频率和功耗。设计一个低功耗、高速、多端口的向量寄存器文件是向量处理器数据通路设计的重要任务之一。文章描述了采用多个端口数较少的寄存器体通过交叉互连构成多端口向量寄存器文件的设计方案,实验表明多体交叉结构的向量寄存器文件在功耗、面积等方面比单一的多端口结构具有明显优势。     

Power-Aware Compilation for Register File Energy Reduction

Most power reduction techniques have focused on gating the clock to unused functional units to minimize static power consumption, while system level optimizations have been used to deal with dynamic power consumption. Once these techniques are applied, register file power consumption becomes a dominant factor in the processor. This paper proposes a power-aware reconfiguration mechanism in the register file driven by a compiler. Optimal usage of the register file in terms of size is achieved and unused registers are put into a low-power state. Total energy consumption in the register file is reduced by 65% with no appreciable performance penalty for MiBench benchmarks on an embedded processor. The effect of reconfiguration granularity on energy savings is also analyzed, and the compiler approach to optimize energy results is presented.     

适用于多核处理器的扩展寄存器文件设计

针对处理器中可用寄存器数量有限的问题,提出一种适用于多核处理器的扩展寄存器文件设计方案。采用多组结构进行硬件设计,将通信端口映射在扩展寄存器地址空间上,以实现寄存器寻址核间通信机制,引入兼具底层指令与高层封装的混合软件配置方案,改进软件编译流程。评估结果表明,该方案将可用寄存器文件的数量增加一倍,核间通信指令数目减少50%,系统吞吐率得到优化。