高性能ALU優(yōu)化設計研究.pdf

1、ALU（算術邏輯單元）是微處理器中最重要的部件之一，其速度、功耗和面積對微處理器性能具有決定性的影響。研究和設計高速度、低功耗、小面積的算術邏輯單元具有重要的研究和應用意義。 本文對現(xiàn)有ALU結構和分類進行了研究分析，并對其中的移位器、核心加法器的實現(xiàn)算法進行了重點分析。在此基礎上，得到了采用桶形移位器，組間跳躍進位、組內(nèi)超前進位的加法器優(yōu)化設計方案。分析表明，此方案能夠有效地提高ALU的綜合性能。 在優(yōu)化設計方案的框架

2、下，本文完成了加法器邏輯優(yōu)化設計和網(wǎng)表級的電路優(yōu)化設計。對加法器的算法公式進行了邏輯變換，有效地避免了高速運算器由于不必要的翻轉(zhuǎn)帶來的功耗損失；在晶體管級的優(yōu)化設計上，對關鍵電路采用傳輸管電路設計，較為有效地減少了電路的晶體管數(shù)量。 本文還用HSPICE工具對所設計的電路進行了驗證，相關結果表明，所設計的電路功能正確；ALU的性能參數(shù)為：關鍵路徑延時為1．32ns，功耗為96．4mw，總共使用了4972個晶體管，達到了速度、功耗