高性能定點(diǎn)DSP位處理單元BMU的設計

2.4 移位數據處理
　　
該處理過(guò)程主要是產(chǎn)生桶形移位器的71位輸入數據D[70:0]，將71位數據位分成兩部分，一部分叫原數據位(36位，放置經(jīng)過(guò)處理的輸入數據)，另一部分叫擴展數據位(35位，放置考慮了邏輯右移等的擴展位)。由桶形移位器的原理可以知道，當最終左移信號有效(即left=1)時(shí)，D[70：35]為原數據位，由原36位輸入數據填充，低35位D[34：0]為擴展數據位，用0來(lái)填充。而當最終左移信號無(wú)效(即left=0)時(shí)，此時(shí)需分兩種情況考慮：
　　
(1)如果是算術(shù)移位，則D[35：0]為原數據位，由原36位輸入數據填充，而D[70：36]是擴展數據位，由符號位擴展形成；
　　
(2)如果是邏輯移位，此時(shí)是將原36位數據的低32位右移，高位補0，鑒于此，需要將原36位數據的高4位清零后賦給原數據位D[35：0]，高35位(即D[70：36])由0擴展形成。
　　
由上述分析，移位數據處理電路可以分成3部分設計：原36位輸入數據的高4位處理電路，擴展數據位電路，數據選擇電路。

3 電路模擬
　　
電路模擬工作在Sun Fire V880 Solaris系統環(huán)境下完成，模擬采用CSMC.5單阱CMOS工藝模型，環(huán)境溫度25℃，工作電壓為5 V。電路模擬采用VCS+NanoSim混合仿真的方法進(jìn)行，由VerilogHDL提供激勵給BMU的網(wǎng)表。模擬結果如圖5所示：當bmui=0x1478f73時(shí),exp=6，bmui=0x105fb31b4時(shí)，歸一化后bmuo=417ecc6d,當bmui=0x603a09b12，shfnum=7左移時(shí)bmuo=ld04d8900。這表明BMU功能符合設計目標，同時(shí)測得BMU的最大延時(shí)是8.78 ns，即極限工作頻率是114 MHz。NanoSim自動(dòng)生成的狀態(tài)記錄文檔指出本文設計的BMU共使用了4 527個(gè)晶體管。

4 結 語(yǔ)
　　
本文設計了用于定點(diǎn)DSP的位處理單元電路，他有效地實(shí)現了邏輯/算術(shù)移位、取指、歸一化等操作，解決了利用定點(diǎn)DSP進(jìn)行浮點(diǎn)運算的問(wèn)題。該BMU包括桶形移位器、取指電路、移位數據處理電路和移位選擇處理電路等幾部分。在設汁取指電路時(shí)，借鑒超前進(jìn)位加法器中超前進(jìn)位的概念．采用了超前屏蔽，將最長(cháng)路徑打斷，提高了電路的工作速度。另外，該BMU僅包含4 527個(gè)晶體管，資源消耗較少，在5 V工作電壓下，電路速度達到114 MHz，完全符合高性能DSP的要求。