多功能陣列處理器設計

Abstract

在本論文中, 吾人設計了一個可使用於即時性訊號處理的多功能陣列處理器。包括實 數矩陣乘法、複數矩陣乘法、Faddeev 演算法、Givehs法簡化、摺積、FIR、IIR以及 DFT 等演算法均可在此多功能陣列處理器上執行。在設計的過程中, 吾人首先分析了 上述的演算法。對於其依賴關系圖(Dependence Graph)為三度空間的演算法 吾人使 用投影的方式以得到一個二度空間的陣列; 對於依賴關系圖已是二度空間的演算法, 則直接切割其依賴關系圖以符合使用陣列的大小, 以將其置於陣列上執行。此多功能 陣列處理器為一具有水平、垂直及斜角三方向資料傳輸路徑之方形陣列, 其內部每一 處理單元均僅使用簡單的硬體架構。每一吋角線上的處理單元內部同時包含了一個乘 加器與除法器, 其它的處理單元內部則僅使用一個乘加器。標籤式控制策略被使用來 控制各種不同演算法的正確執行。因標籤式控制策略可將數位訊號處理中傳統的儲存 式序列控制改變為流程式序列控制, 故其具有硬體架構簡單與執行速度快的優點。在 此設計中, 吾人僅使用了七個位元的標籤控制訊號, 就足以完成上述各種演算法的控 制。 其次, 我們設計了一個此多功能處理器的處理單元。此處理單元包括了算術運算單元 、標籤控制單元、暫存器組以及內部連線單元四大部份, 我們使用CENESIL 的矽編輯 器產生其佈局。 在此論文的最后, 我們討論了此多功能陣列處理器在執行大型問題時所需做的修正, 并提出了將來繼續研究的方向。