高性能低功耗32位浮点RISC微处理器的研究

提出了低功耗架构、片上总线预选器等新的设计思想和改进的高阶布斯算法,利用0.35μmCMOS工艺,研制成功一种低功耗、高性能32位浮点精简指令系统(RISC)微处理器.该处理器芯片内置128kb静态随机存储器,芯片面积为7mm×7mm,中断和定、浮点等指令集所有指令运行正确,32位浮点乘法运算仅需17.8ns.与传统的设计相比,该微处理器主频提高了38%,功耗下降了39%,50MHz频率下的动态功耗仅为164mW,并具有边界扫描测试功能.研制结果表明,新的设计思想和算法有效地提高了微处理器的综合性能,为嵌入式浮点RISC的研究提供了新的途径.     

基于自适应重排的低功耗地址总线编码

为了降低大负载地址总线的功耗，提出了一种新的低功耗自适应偏移量总线编码方法．该编码方法采用排序数列索引进行偏移地址总线的自适应重排，通过冗余线实现最佳排序数列至存储器地址接收端的传送，相对于传统的地址总线编码方法，具有更低的总线翻转频率．验证结果表明，采用自适应偏移量总线编码，地址总线的翻转频率降低了86．6％，功耗减少了69．2％，编码器本身的动态功耗和面积相当小，有效地实现了地址总线的低功耗工作．     

基于冗余算法和跳跃式结构的54位乘法器的研究

为了提高乘法器的综合性能,提出了一种新的冗余Booth三阶算法和跳跃式Wallace树结构,前者可以减少部分积的数目,提高部分积的产生速度,后者可以加快部分积的压缩,减少电路内部的伪翻转,从而降低功耗.基于冗余Booth三阶算法和跳跃式Wallace树结构,采用0.25μmCMOS工艺,实现了54×54位全定制乘法器,其乘法延时为4.3 ns,芯片面积为1.38 mm2,50MHz频率下的动态功耗仅为47.2 mW.模拟验证表明,与采用传统Wallace树结构和改进Booth二阶算法的乘法器相比,该乘法器的乘法延时减少了23%,功耗降低了17%,面积减少了20%.