The Architecture Design of 32-bit RISC Microprocessor with DSP Functional Unit

DSP 기능 유닛을 내장한 32비트 RISC 마이크로프로세서의 구조 설계

본 논문에서는 내장형 응용에 적합한 RISC 마이크로프로세서와 DSP 프로세서의 기능을 유기적으로 결합한 구조를 연구하고 이를 설계한다. 프로그램의 크기를 줄이기 위해 RISC 명령어는 16비트 명령어 집합을 설계하고 분기 명령어로 인한 손실을 줄이기 위해 한 개의 지연 슬롯을 갖고 있다. DSP 명령어는 32비트 길이를 갖고 한 명령어로 곱셈, 덧셈(뺄셈), 두 가지 데이터 이동을 할 수 있어서 한 사이클에 최대 네 가지 동작을 할 수 있다 파이프라인 단계는 IF, ID, EX, MA, WB/DSP의 다섯 단계로 구성된다. DSP 기능을 지원하기 위해 내부 루프 버퍼를 갖고 정수 실행부에서는 주소 발생을 위한 전용 하드웨어와 DSP 유닛에서는 곱셈 및 누적 기능을 지원하기 위한 17 × 17 비트 곱셈기가 내장된다. 제안된 구조의 설계는 Verilog-HDL을 이용하여 top-down 설계 방식으로 설계되었고 각 기능 검증을 마친 후 3.3V, 0.6㎛ CMOS triple metal single poly 공정을 이용하여 합성하고 레이아웃 하였다.