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面向多核的低功耗数字信号处理器研究与设计.pdf


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上海交通大学硕士学位论文





面向多核的低功耗
数字信号处理器研究与设计









硕士研究生:李涌伟
学 号:1082109008
导 师:毛志刚教授
副 导 师:蒋剑飞
申请学位:工学硕士
学科:电路与系统
所 在 单 位:微电子学院
答 辩 日 期:2011 年 1 月
授予学位单位:上海交通大学
Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University
for the Degree of Master



RESEARCH AND DESIGN OF LOW
POWER MULTI-CORE DIGITAL SIGNAL
PROCESSOR





Candidate: Yongwei Li
Student ID: 1082109008
Supervisor: Prof. Zhigang Mao
Assistant Supervisor: Jianfei Jiang
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Circuits and System
Affiliation: School of Microelectronics
Date of Defence: Jan, 2011
Degree-Conferring-Institution: Shanghai Jiao Tong University
上海交通大学硕士学位论文
面向多核的低功耗数字信号处理器研究与设计
摘 要

数字信号处理器(DSP)常常需要处理不同精度的运算。低位宽的数
字信号处理器进行高精度运算时,由于需要运算的拆分,速度较慢。
而在高位宽的数字信号处理器中,虽然速度快,但是用在处理低精度
运算时,其效能比较低。
本文提出了一种可配置的多核 DSP 设计方法,根据计算精度的不
同,能够被配置成 4 个核独立运算、每 2 个核一起或者 4 个核一起拼
接进行运算,在不同精度下都能保证较高的性能。课题首先改进并完
成一个 16 位 DSP、1 个 128 位的向量 ALU 和 1 个 64 位的向量 MAC
的设计。改进数字信号处理器的数据通路设计,使用向量 ALU 和 MAC
代替传统的 32 位标量加法器和 16 位标量乘法器。在行为级、RTL 级
和门级电路上采用了多种低功耗技术,有效地降低了多核 DSP 的功耗。
课题搭建了一个性能仿真环境与功耗分析平台,完成处理器的后
端设计流程。8 个 8×8 的矩阵乘法程序验证了多核架构的性能。基于
Nanosim 的功耗分析表明多核数字信号处理器可以低功耗的工作。

关键词:多核、数字信号处理器、向

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