基于TTA技术的多功能可配置DSP处理器设计

论文摘要

ASIP(application specific instruction processor)是一种适用于数字信号处理领域的处理器。基于传输触发体系结构(transport triggered architecture , TTA)的ASIP设计方法具有简单性、灵活性、可编程性、模块化、自动化的特点,有效地克服了当前ASIP设计的局限性,能够快速设计出满足特定应用的高性能嵌入式微处理器。本文阐述了传输触发体系结构系统的组成,其可以通过Hybrid流水线方式最大化功能单元的并行性,而流水线的控制以及锁信号的产生是由传输网络中的valid位来决定的。描述了如何方便的对功能单元和总线数量进行裁减,如何对功能单元中操作数寄存器、触发寄存器、结果寄存器以及功能进行定义。在定义指令、功能单元、传输网络之后,通过编译器可以观测到所有的指令的操作过程,从而不仅挖掘操作的并行性,而且能挖掘数据传输级的并行性。本文以MOVE Framework开发工具为基础,针对音视频领域的DCT变换和通信领域的FFT变换算法进行共同优化设计,目标是设计出一个可以对两种算法均有优化的多功能处理器。最后通过图像处理常用算法的映射,对算法的整体性能进行评估。通过仿真结果表明,在加入专用功能单元后,速度提升大约为50%,表明基于TTA体系结构的处理器系统速度超过同类其它系统。本论文研究出一种可以找到对于多种算法在单个处理器系统实现的设计方法,通过这个方法就可以在TTA的架构上面实现并且优化比较复杂的算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 计算机体系发展背景
• 1.2 TTA 体系结构发展
• 1.3 基于TTA 应用前景
• 1.4 论文研究内容与结构安排
• 第二章 可配置处理器系统
• 2.1 整体系统结构
• 2.2 互联网络
• 2.3 处理单元
• 2.4 指令示例
• 2.5 流水（PIPELINE）和控制机制
• 2.6 条件执行（CONDITIONAL EXECUTION）
• 2.7 处理单元
• 2.8 编译器优势
• 2.9 本章小结
• 第三章 常用DSP 算法设计与分析
• 3.1 DCT 算法
• 3.2 DFT 概念
• 3.3 快速傅立叶变换算法
• 3.4 矩阵相乘斯特拉森算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 多功能可配置DSP 处理器设计
• 4.1 处理单元设计方法
• 4.2 矩阵相乘功能单元设计
• 4.3 FFT 与DCT 变换的功能利用型处理单元设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 多功能可配置DSP 处理器测试平台及性能分析
• 5.1 测试平台
• 5.2 矩阵相乘的性能以及资源功耗
• 5.3 DCT、FFT 的性能以及资源功耗
• 5.4 TTA 结构处理器与其他处理器性能对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文