李双飞[1]2010年在《适用于MIMO-OFDM的ASIP的设计与实现》文中研究表明在数字信号处理中,采用传统的数字信号处理器(DSP)或者专用集成电路(ASIC)难以同时满足处理速度高,功耗低和应用灵活性的需求。专用指令集微处理器(Application Specific Instruction set Processor, ASIP)结合了专用集成电路的高速性和数字信号处理器的可编程特性,逐渐成为在硬件实现时一个新型的研究领域。本文围绕ASIP的设计及其在MIMO-OFDM中的应用,主要进行了以下叁个方面的工作:第一,设计并实现了一个基于精简指令集(RISC)结构的ASIP处理器,并在此基础上,设计了叁种典型的基于RISC结构的ASIP并行处理机结构:SIMD结构、MIMD结构和紧藕合结构。第二,设计并实现了一个基于超长指令字(VLIW)结构的ASIP处理器,并且阐述了基于VLIW结构的ASIP设计方法,包括寄存器文件结构和寄存器文件大小的选择、功能单元的设计、指令格式的设计等。第叁,以Xilinx公司FPGA Virtex5 lx85为载体,采用ASIP技术实现了MIMO-OFDM应用中两个典型操作:1024点快速傅立叶变换(FFT)和四阶矩阵求逆,实验结果表明我们的方法相比于其它的方法具有明显的优势。
何涛[2]2011年在《复杂数字信号处理算法实现方法研究》文中认为在复杂数字信号处理应用中,采用传统的数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)不能兼顾实时性和灵活性的需求。专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)中基于指令集(ISA)的专用指令集处理器(Application Specific Instruction Set Processor, ASIP)结合了专用集成电路的高速性和数字信号处理器的可编程特性,逐渐成为在硬件实现时的一个新型的研究领域。尤其是ASIP的并行结构能够实现并行性和复杂度很高的设计。而且ASIP还具很好扩展性,可以为某个应用领域设计专用功能单元,这使得ASIP可以实现并行性和复杂度更高的设计。本文围绕ASIP并行结构和功能单元的设计及应用,主要进行了以下叁个方面的工作:第一,介绍了典型的基于RISC结构的ASIP并行处理结构:SIMD结构、MIMD结构和紧藕合结构。设计并实现了一个基于SIMD结构的具有保护性指令的ASIP并行处理结构。第二,以Xilinx公司FPGA Virtex5 lx85为载体,采用ASIP技术的SIMD并行结构实现了1024点快速傅立叶变换(FFT)。第叁,利用硬件状态机控制流水线结构实现自适应二进制算术编码,并以此设计为例,阐述了以硬件状态机实现结构作为ASIP处理机的一个特殊的功能单元的设计思想。
罗雯[3]2011年在《基于ASIP的参数可选RISC结构汇编器以及VLIW结构汇编器设计》文中研究指明在数字信号处理的应用中,采用像DSP或ASIC等传统处理器已不能满足用户同时在灵活性和高效性方面的要求。专用指令集处理器(ASIP, Application Specific Instruction set Processor),既有ASIC的高速性,又包含DSP可编程的特点,它的这一优点在许多领域已得到证明。ASIP的成功设计,主要包括硬件功能的设计和软件功能的设计。本文所做的工作,就是软件功能的设计,即给ASIP提供高效的汇编器。主要包括以下两个方面的工作:第一,针对项目“参数可配置RISC结构ASIP平台设计”,完成了其汇编器的设计,具体包括用户界面的设计和汇编功能设计,该汇编器能根据用户对ASIP不同参数的选择,生成结构不同的机器码文件,且其同时具有报错和反汇编功能。。第二,针对项目“VLIW结构的ASIP设计”,完成了汇编器的设计,通过指令的动态调度和寄存器重命名,较好的提高了指令级的并行性。该汇编器同样具有报错功能和反汇编功能。
白鹏飞[4]2013年在《SIMD结构并行图像降噪处理机的设计与实现》文中研究表明CCD遥感成像过程中引入的噪声会使图像质量变差，给后续的图像处理带来困难，因此对其进行降噪处理具有重要的研究意义。针对图像数据量大、系统实时性要求高的特点，传统的CCD图像降噪工程实现方法已经不能满足要求。专用指令集处理器（Application Specific Instruction set Processor,ASIP）是一种新型的处理器概念，它既具有ASIC等全定制电路的高速度优势，又具备DSP设计灵活度高的特点，且易于实现大规模的并行结构，因此逐渐成为一种新的硬件实现方法。本文结合某图像实时处理项目，主要进行了以下叁方面的工作：首先，在研究小波变换理论的基础上，设计了一种基于整数5/3提升小波变换的软阈值降噪算法，并给出了该算法的并行实现方案。其次，设计并实现了一个基于SIMD结构ASIP阵列的并行图像降噪处理机。与传统的SIMD并行处理机不同，阵列内部设计有保护性功能单元，以增加ASIP的指令级并行能力。另外，针对小波变换计算复杂度高的特点，ASIP处理单元内还设计有专门用于整数5/3提升小波变换的专用运算单元。经验证，该处理机的降噪性能满足项目需求，并具有数据吞吐率高、资源占用少及灵活性大的优点。最后，基于提升小波变换在图像处理领域的广泛应用，通过流水线和分时复用等技术设计并实现了一种高效的二维整数5/3提升小波变换并行结构。该结构具有运算速度快、资源占用少的特点，不仅可以作为IP核单独使用，还可以作为专用运算单元应用于ASIP中。
刘智龙[5]2017年在《异构众核处理器的设计与实现》文中研究表明在高性能处理器领域,受到功耗、互联及复杂度叁大因素的限制,处理器计算性能的增长速度已经无法满足摩尔定律,异构并行的加速方式将引领新的发展方向。在嵌入式领域,ASIP技术以其半定制化的结构特点,集ASIC和DSP技术之所长,提供了一种兼顾性能、功耗、灵活性和开发周期的解决方案。本文结合嵌入式应用的特点,设计并实现了一种异构众核ASIP并行处理器。首先,通过对异构并行关键技术的深入研究,本文设计了一种基于片上总线与共享内存的异构众核架构,该架构的异构单元包括了八个RISC处理器与一个SPARC处理器,且多个异构单元可以挂载到同一条总线上实现架构扩展。在具体的电路实现上,选择了简单紧凑的wishbone总线作为片上总线,采用了一种带有二级地址索引功能的多端口数据存储器作为共享内存。其次,本文设计并实现了由八个RISC处理器组成的SIMD结构处理器阵列,配置并优化了一套完整的指令集,同时增加了屏蔽操作和邻核通信功能,简化了算法并行化的设计难度,提高了指令执行效率。本文设计并实现了一个支持精简化SPARC指令集的ASIP处理器,同时兼容BCC交叉编译工具链,可使用高级语言进行程序开发。最后,以Virtex-6系列的VLX240T-FF787 FPGA开发平台作为硬件载体,使用Verilog硬件描述语言实现了上述异构众核处理器,并采用5/3提升小波分解算法和FFT算法对处理器的功能完备性作了测试和验证,统计了逻辑资源占用和关键路径延时。此外,还采用并行冒泡排序算法对处理器的并行加速性能进行了评估。
李娇娇[6]2012年在《参量化ASIP自动化设计平台的研究》文中进行了进一步梳理在现代数字信号处理领域中，专用指令集处理器(ASIP)已成功应用于许多工程实践中，它既具有专用集成电路的高速性，又具有通用数字信号处理器的可编程性。在设计方法上，采用传统方法设计的ASIP，其硬件结构较固定，资源利用率较低，且应用领域比较有限。针对这些缺点，本文提出一种参量化设计方法，研究并设计了参量化ASIP自动化设计平台。主要包括以下叁个方面的工作：第一，提出一种ASIP参量化设计方法，并完成了基于精简指令集(RISC)结构ASIP的参量化工具软件设计，具体包括参量化的实现和工具软件界面的设计。该工具软件能够根据用户选择的参数生成最优、最节省资源的专用指令集处理器核。第二，针对ASIP的参量化设计，完成了可重定向汇编器的设计，具体包括汇编器功能设计与界面设计。该汇编器能够根据用户选择的参数不同，将汇编源程序翻译为不同结构的机器代码，同时具有报错功能。第叁，在可重定向汇编器的基础上，研究了基于GCC编译器的ASIP专用C编译器设计。
封勇福[7]2012年在《专用指令集处理器工程化应用研究》文中研究说明在数字信号处理的应用中，通常采用数字信号处理器(DSP)或者专用集成电路(ASIC)来实现，但是它们都难以同时达到高速处理，低功耗和灵活应用等要求。而专用指令集处理器(ASIP)既有ASIC的高速性，又包含DSP可编程的特点，能有效权衡两者性能，特别适合在FPGA内以大规模并行处理的方式来实现复杂的应用。本文依托实验室项目，针对ASIP并行体系结构和功能单元（FU）的设计及应用，主要进行了以下四方面工作：第一，针对ASIP并行处理机中各个处理单元之间数据交换的问题，设计了一种基于多端口共享存储器互连网络的紧耦合结构。然后，在此结构上实现了1024点FFT算法，验证了这种结构设计的正确性。第二，针对FFT算法在汇编编程中存在频繁使用同一基本运算的问题，设计了一种专用蝶形运算单元，从而有效减少了指令数目，缩短了执行时间，提高了处理速度。第叁，针对微波压缩感知成像算法工程化实现这个项目，提出了一种采用ASIP并行处理结构来实现的解决方案。然后，针对算法在ASIP并行处理机上的可行性进行了研究，得出了一些在ASIP上实现所需要的设计要素。第四，针对H.264压缩项目中二进制算术编码算法硬件的实现提出了一种采用ASIP功能单元嵌入式处理实现的方法。首先，基于ASIP可参量化设计平台设计了一款24位ASIP，并在此ASIP上实现了二进制算术编码。然后，针对二进制算法的特点，对ASIP指令集进行了改进，设计了一种基于桶形移位器的可变长度的移位指令以及实现电路。
宋云朋[8]2013年在《基于超长指令字的ASIP设计与实现》文中研究表明在数字信号处理的应用中，采用传统的通用处理器(GPP, General PurposeProcessor)或者专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)难以同时兼顾灵活性和高效性方面的要求。专用指令集微处理器(ASIP, Application SpecificInstruction set Processor)结合了GPP的可编程特性和ASIC的高速性，逐渐成为在硬件实现时一个新型的研究领域。在处理器结构中，超长指令字(VLIW，Very Long Instruction Word)结构即具有支持较高的指令级并行性的能力，又能够用较为简单的控制逻辑实现，在数字信号处理领域得到了飞速的发展。本文设计了基于超长指令字的ASIP，包括硬件功能的设计和软件功能的设计：硬件方面，设计并实现了一个基于超长指令字的ASIP，并且阐述了基于超长指令字VLIW的ASIP指令集和各个处理单元的结构设计；设计了处理器的流水线结构，使用相关技术解决了流水线中的数据相关和控制相关等问题，提高了处理器的工作频率。软件方面，设计并实现了对应汇编器的，阐述了汇编器的设计方法和流程，并且在汇编器中添加了寄存器重命名和指令调度技术，成功地提高了指令级并行性。
吴俊[9]2002年在《基于RISC结构的ASIP设计》文中认为随着集成电路芯片生产工艺向深亚微米发展，已可以使一个系统或一个子系统集成在一个芯片上，称为系统集成芯片(System on Chip)。而基于RISC核的专用指令处理器(Application-Specific Instruction set Processor)是构成其它更大系统的关键。 传统的设计方法已不适应这种系统设计，为了缩短系统芯片的设计时间，重复利用已有的设计，核基设计技术已被广泛采用。 本文从芯片系统的整体入手，重点从系统的结构、软硬件分割以及芯片系统的设计验证叁个方面对该芯片系统的设计做了深入的研究，提出了一种基于IP核的软硬件协同设计方法，运用该方法对ASIP进行设计，并采用虚拟机的模型，采用指令集程序、AC-3解码程序、TS流程序进行仿真验证。 最后用0.25μm CMOS工艺在EDA工具上实现，综合结果表明：基于IP核的软硬件协同设计方法，具有具体结构对算法的适应性好、设计周期短、系统易于优化等特点。
李森[10]2013年在《高可靠性电路结构设计与应用》文中研究说明制造工艺的提升使得集成电路性能越来越高的同时,也使其对于各种干扰越来越敏感,由此引发的瞬态故障会极大地降低了电路的可靠性,而对于航空航天等特殊领域,可靠性是极其重要的指标之一作为专用集成电路领域中的一种半定制电路,FPGA由于其高密度、高性能及可重构特性,近年来应用越来越广,由于FPGA内部电路组成结构的特殊性,其可靠性设计方法与普通ASIC有很大的不同。本文主要围绕着FPGA可靠性设计方法,进行了以下叁个方面的工作：第一,设计并实现了一个基于FPGA的高可靠性通用图像处理系统,该系统以Virtex-6LX240T FPGA为核心,图像数据可以通过USB2.0接口或者Camera Link接口输入或者输出,利用外扩的SRAM芯片可以满足图像存储的要求,同时还具有可重构I/O接口,由此构成了一个功能完备的图像处理实验平台。第二,在深入研究FPGA可靠性设计方法的基础上,设计并实现了一个高可靠性的单周期ASIP处理器,根据ASIP各个模块的特点,给出了相应的可靠性设计方案,进行了测试验证,并对其资源和速度进行了统计和比较,总结出了详细的技术指标。第叁,针对SIMD阵列结构的特点,提出一种提高可靠性的结构方案,该方案将内建自测试、汉明码、硬件冗余叁种技术相结合,通过每一组处理单元配备一个冗余模块,利用内建自测试对处理单元进行故障检测,冗余单元对故障单元进行替换的方法,在冗余电路资源占用较少的前提下,大幅提高了系统可靠性。
参考文献：
[1]. 适用于MIMO-OFDM的ASIP的设计与实现[D]. 李双飞. 西安电子科技大学. 2010
[2]. 复杂数字信号处理算法实现方法研究[D]. 何涛. 西安电子科技大学. 2011
[3]. 基于ASIP的参数可选RISC结构汇编器以及VLIW结构汇编器设计[D]. 罗雯. 西安电子科技大学. 2011
[4]. SIMD结构并行图像降噪处理机的设计与实现[D]. 白鹏飞. 西安电子科技大学. 2013
[5]. 异构众核处理器的设计与实现[D]. 刘智龙. 西安电子科技大学. 2017
[6]. 参量化ASIP自动化设计平台的研究[D]. 李娇娇. 西安电子科技大学. 2012
[7]. 专用指令集处理器工程化应用研究[D]. 封勇福. 西安电子科技大学. 2012
[8]. 基于超长指令字的ASIP设计与实现[D]. 宋云朋. 西安电子科技大学. 2013
[9]. 基于RISC结构的ASIP设计[D]. 吴俊. 浙江大学. 2002
[10]. 高可靠性电路结构设计与应用[D]. 李森. 西安电子科技大学. 2013
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