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算术逻辑部件(ALU)作为微处理器中最重要和最常用的运算部件之一,它的速
度和功耗对整个微处理器性能具有重要的影响。本文深入研究了ALU的结构和核
心加法器原理,根据网络处理器中微处理器的特点,实现了一种应用于微引擎的
32位ALU部件。该ALU支持32位微引擎的所有逻辑运算和算术运算指令。通过
采用全定制设计方法,在算法、电路、版图等各个层次分别进行设计优化,使ALU
的性能得到提升。
通过对现有ALU结构和加法器原理进行分析研究,在普通并行前缀加法器基
础上进行改进,采用不等位分组实现进位的方法,即在组内采用并行前缀进位、
组外采用串行进位的方法实现加法器进位。
为了降低电路的晶体管数量,减小芯片面积,采用传输管逻辑作为ALU的电
路实现方式,并通过理论计算和Spice仿真两种方式对关键路径的参数进行优化。
用HspiCe在频率为500M}Iz,电源电压为2.5V的条件下进行仿真,延时为0.84璐,
平均功耗为40mw,晶体管数量为5008。
在O.25um工艺的典型条件下,借助Calibre完成ALU全定制版图物理检查及
寄生参数提取。用Hspice仿真所实现版图的关键路径延时为1.1ns,平均功耗为
48mw,版图面积为0.054nm2。
关键词:ME ALU并行前缀加法器全定制版图
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