16位定点DSP核心单元的设计

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DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器,常用来快速地实现各种数字信号处理算法.自20世纪80年代以来,随着集成电路设计方法的不断进步,电路的复杂度越来越高,DSP芯片也得到了飞速的发展,现在已经广泛地应用于通信,信息处理,自动控制,航空航天等各个领域.该篇论文讨论了一个通用定点DSP核心单元的设计,同时在设计方法上作了一些新的探索.该文的设计选用德州仪器公司的TMS320C54X系列作为参考.所设计的DSP处理器核心单元的指令集和功能都与标准的TMS320C54X兼容.在利用VerilogHDL语言对系统进行RTL级描述之外,还尝试了有别于传统设计途径的基于SystemC的方法,并对两种方法作了比较.设计通过Quarturs软件的综合和优化,最后生成的网表文件下载到Altera的器件中进行测试和调试,验证了设计的正确性.该论文最终实现了一个正向设计的16位定点DSP核心单元,具有嵌入式功能且能完成大量的运算.设计具有同TMS320C54X系列DSP芯片相同的6级流水线结构,选取了183条指令中的125条来实现,在保证对大量运算的基础上,适当减少了硬件复杂度.在Altera Stratix EP1S80B956C6平台上进行了FPGA验证,时钟频率为10M,规模为3万门.该课题除了对16位定点DSP的结构进行研究,对运算单元的结构进行探索之外,也对设计方法进行了有益的尝试.利用SystemC设计了部分模块,并且实验了用SystemC进行验证的方法.最后测试的结果表明设计基本达到了预期的要求.
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