高性能定點DSP位處理單元BMU的設(shè)計
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移位選擇處理是根據(jù)移位數(shù)目shfnum和指數(shù)exp來產(chǎn)生移位選擇信號shfsel。移位選擇處理過程主要是根據(jù)輸入控制信號(in norm，in shift，in leftshf)以及移位數(shù)目shfnum和指數(shù)exp產(chǎn)生兩種信號：最終左移信號left和最終左移數(shù)目leftnum。經(jīng)過分析，left和leftnum都可以寫成輸入控制信號、指數(shù)exp和移位數(shù)目shfnum的邏輯表達式。進一步分析表明，可以用6 b(因為最終的移位選擇信號是36位，至少需用6位來表示)的加法器來產(chǎn)生leftnum。最終移位信號left以及加法器的被加數(shù)addA、加數(shù)addB和進位c[i]的邏輯表達式(下式)。將leftnum進行譯碼后就可以得到移位選擇信號shfsel。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/150117.htm
2.4 移位數(shù)據(jù)處理
該處理過程主要是產(chǎn)生桶形移位器的71位輸入數(shù)據(jù)D[70:0]，將71位數(shù)據(jù)位分成兩部分，一部分叫原數(shù)據(jù)位(36位，放置經(jīng)過處理的輸入數(shù)據(jù))，另一部分叫擴展數(shù)據(jù)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(dāng)最終左移信號有效(即left=1)時，D[70：35]為原數(shù)據(jù)位，由原36位輸入數(shù)據(jù)填充，低35位D[34：0]為擴展數(shù)據(jù)位，用0來填充。而當(dāng)最終左移信號無效(即left=0)時，此時需分兩種情況考慮：
(1)如果是算術(shù)移位，則D[35：0]為原數(shù)據(jù)位，由原36位輸入數(shù)據(jù)填充，而D[70：36]是擴展數(shù)據(jù)位，由符號位擴展形成；
(2)如果是邏輯移位，此時是將原36位數(shù)據(jù)的低32位右移，高位補0，鑒于此，需要將原36位數(shù)據(jù)的高4位清零后賦給原數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理電路可以分成3部分設(shè)計：原36位輸入數(shù)據(jù)的高4位處理電路，擴展數(shù)據(jù)位電路，數(shù)據(jù)選擇電路。
3 電路模擬
電路模擬工作在Sun Fire V880 Solaris系統(tǒng)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混合仿真的方法進行，由VerilogHDL提供激勵給BMU的網(wǎng)表。模擬結(jié)果如圖5所示：當(dāng)bmui=0x1478f73時,exp=6，bmui=0x105fb31b4時，歸一化后bmuo=417ecc6d,當(dāng)bmui=0x603a09b12，shfnum=7左移時bmuo=ld04d8900。這表明BMU功能符合設(shè)計目標(biāo)，同時測得BMU的最大延時是8.78 ns，即極限工作頻率是114 MHz。NanoSim自動生成的狀態(tài)記錄文檔指出本文設(shè)計的BMU共使用了4 527個晶體管。
4 結(jié) 語
本文設(shè)計了用于定點DSP的位處理單元電路，他有效地實現(xiàn)了邏輯/算術(shù)移位、取指、歸一化等操作，解決了利用定點DSP進行浮點運算的問題。該BMU包括桶形移位器、取指電路、移位數(shù)據(jù)處理電路和移位選擇處理電路等幾部分。在設(shè)汁取指電路時，借鑒超前進位加法器中超前進位的概念．采用了超前屏蔽，將最長路徑打斷，提高了電路的工作速度。另外，該BMU僅包含4 527個晶體管，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。
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