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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