嵌入式DSP处理器μDSP的体系结构设计

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                    　　近年来，我国电子信息产业和市场高速增长，DSP芯片产品需求量持续增大，虽然有一些集成电路设计企业从事DSP系统及相关产品的开发与应用，但在DSP芯片的研发上，只在某些大学、科研院所做过预研性课题，还没有形成自己的独立知识产权的技术，因此对DSP处理器的设计有不可估量的作用，而体系结构的设计是处理器设计的灵魂，处理器的设计首先从体系结构的设计开始，DSP处理器的体系结构一直紧紧围绕着DSP算法和各种应用的不断发展而改进和优化，随着各种并行处理技术（VLIW，SIMD，超标量，多处理机等）、可重构技术和低功耗体系结构技术的出现，使各种新的DSP处理器体系结构不断涌现，使得如今的DSP处理器性能不断提高，并使它们在通信、自动控制、雷达、气象、导航、机器人等许多嵌入式实时领域得到了广泛应用[1]。而这些领域都要求处理器是高速、低功耗的。因此我们在对当前DSP体系结构的最新发展的全面考察的基础上，考虑到低功耗、低成本、高性能等要求，设计了一个16位嵌入式定点DSP处理器μDSP的体系结构，如图1。






　　5．强大的控制部件
　　控制部件是完成整个DSP处理器各个部分之间协调工作的重要部件。控制部件主要负责指令地址的产生、流水线的控制以及处理各种相关、异常、中断等工作，以保证数据通路的正常工作。控制部件的任务是非常艰巨的，没有一个功能强大的控制部件，整个DSP处理器将无法正常工作。μDSP的控制部件按照功能可以大致分为指令地址选择逻辑、流水线控制逻辑、循环控制逻辑和中断控制器等几部分。
　　6．高速的运算单元
　　运算单元是DSP处理器的执行部件，是实现各种DSP算法的核心部分。所有算法的实现都是由运算单元的基本功能组合而成，所有的其他部件如控制部件、数据通路都是为运算单元服务的，为运算单元提供各种控制和充分的数据。μDSP有3个功能强大的高速运算单元：算术逻辑单元（ALU），乘法累加单元（MAC），移位器（Shifter）。
　　处理器的设计是一个非常复杂的工作，体系结构的设计是处理器设计的灵魂，设计者面临的任务非常复杂，要确定处理器的应用目标，针对应用目标需求判断哪些特征是最重要的，然后在不超出成本的范围内力求性能最高[4]。
　　本文的创新点：主要对μDSP的体系结构设计进行了详细的阐述，对哈佛总线结构进行了改进，定义了六级流水线的名称和功能，指出了特殊的指令系统应达到的要求，给出了μDSP的体系结构的结构图，并详细介绍了一个数据地址发生器的设计等。