可重组整数单元的研究与设计

论文摘要

本文提出了一种采用可重组技术设计整数单元的方法。在设计中,优先考虑了微处理器的功耗和芯片的面积,设计了整数单元的运算部件:算术逻辑单元（ALU）、并行乘法器、滚筒式移位器、并行除法器。在ALU设计中,将二分结组的思想和条件求和相结合设计了可重组的ALU,并加入负逻辑的数字电路设计思想。在移位器的设计中,以64位的滚筒移位器为基础,通过外围控制电路的控制,实现相关的移位操作。在乘法器的设计中,采用了MBA-WT（Modified Booth Algorithm,MBA;Wallace Tree, WT）并行乘法器的设计方案,使用4-2压缩器实现WT结构,避免了使用普通的3-2压缩造成的布线复杂度。在除法器的设计中,结合不恢复余数法与高阶除法器的优点,设计了一次计算2位商的不恢复余数法除法器。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外的研究状况
• 1.3 课题研究的主要内容和结构
• 1.4 课题研究的意义
• 第二章 可重组技术
• 2.1 可重构计算
• 2.2 可重组技术及应用
• 第三章 设计模块的指令结构
• 3.1 可重组ALU 模块实现的指令
• 3.2 可重组移位器模块实现的指令
• 3.3 可重组乘法器模块实现的指令
• 3.4 可重组除法器模块实现的功能
• 第四章 ALU 单元与移位单元的逻辑设计实现
• 4.1 模块功能
• 4.2 模块逻辑设计思想
• 4.3 4 位负逻辑的二分结组条件求和加法器设计思想
• 4.4 可重组的64 位 ALU 的实现
• 4.4.1 二分结组进位链设计
• 4.4.2 可重组技术的应用
• 4.4.3 4 位条件求和加法逻辑单元
• 4.4.4 ALU 模块接口设计
• 4.5 可重组64 位移位器的逻辑设计实现
• 4.5.1 移位器的模块功能
• 4.5.2 模块的逻辑设计思想
• 4.5.3 可重组64 位移位器的实现
• 4.5.4 接口设计
• 第五章 乘法单元的逻辑设计实现
• 5.1 模块功能
• 5.2 模块逻辑设计思想
• 5.3 逻辑设计理论
• 5.3.1 改进的布斯算法
• 5.3.2 部分积符号位扩展的处理
• 5.3.3 改进的华莱士树
• 5.4 设计的逻辑实现
• 5.4.1 可重组技术的应用
• 5.4.2 部分积生成电路的设计
• 5.4.3 部分积累加电路的设计
• 5.4.4 溢出判断以及对结果的影响
• 5.4.5 模块接口设计
• 第六章 除法器单元的逻辑设计实现
• 6.1 模块功能
• 6.2 模块逻辑设计思想
• 6.3 除法模块设计的逻辑实现
• resorting 算法理论'>6.3.1 non_resorting 算法理论
• 6.3.2 支持64 位有符号和无符号整数的除法器设计实现
• 6.3.3 除法模块接口设计
• 第七章 IU 单元的仿真与测试
• 7.1 模块设计仿真
• 7.2 模块测试
• 第八章 总结与展望
• 8.1 工作总结
• 8.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况