包括配置为执行复矢量指令的集群式SIMD微体系结构的可编程数字信号处理器制造技术

本发明专利技术公开了一种包括集群式ＳＩＭＤ微体系结构的可编程数字信号处理器，其包括多个加速器单元、处理器核心和复数计算单元。每个加速器单元可以被配置来执行一个或多个专用的功能。所述处理器核心包括可以被配置来执行整数指令的整数执行单元。所述复数计算单元可以被配置来执行复矢量指令。所述复数计算单元可以包括第一和第二集群式执行流水线。所述第一集群式执行流水线可以包括被配置来执行第一复矢量指令的一个或多个复数运算逻辑单元数据路径。所述第二集群式执行流水线可以包括被配置来执行第二复矢量指令的一个或多个复数乘加器数据路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字信号处理器，更具体地说，涉及可编程数字信号处 理器微体系结构。
技术介绍
在很短的时期内，无线设备特别移动电话的使用显著地增加。无线 设备的这种世界范围的增长导致大量新兴无线电标准和无线产品的汇 聚。反过来这也引起人们对软件定义无线电(SDR， Software Defined Radio)的不断增加的兴趣。如SDR论坛所述，SDR是能够实现用于无线网络和用户终端的可重 构系统结构的硬件和软件技术的汇集。对于建立可以利用软件升级来增 强的多模、多频带、多功能无线设备的问题，SDR提供有效的和相对廉 价的解决方案。因而，SDR可以被认为可在无线工业内的宽范围领域应 用的使能技术。许多无线通信设备使用包括一个或多个数字信号处理器(DSP)的 无线电收发机。无线电中使用的一类DSP是基带处理器(BBP)，基带处 理器可以处理与接收无线电信号的处理和准备发射信号相关的许多信号 处理功能。例如，BBP可以提供调制和解调，以及信道编码和同步功能。许多常规BBP由仅支持一种无线电标准的专用集成电路(ASIC)器 件实现。在很多情况下，ASIC BBP可以提供优异的性能。但是，ASIC 解决方案可以被限于在设计片上(on-chip)硬件的无线电标准内操作。为了提供SDR解决方案，在无线电基带处理器中可能需要增加灵活 性，以满足入市时间、成本和产品寿命的要求。为了处理诸如无线局域 网(LAN)、第三/第四代移动电话技术以及数字视频广播这些需求应用的要求，在基带处理器中可能需要大程度的并行性。为此，已经提出了典型地基于高度复杂的、很长指令字(VLIW)和/或多处理器核心机器的各种可编程BBP (PBBP)解决方案。当与ASIC解 决方案相比时，这些常规PBBP解决方案可能具有诸如增加管芯面积和可 能限制性能的缺点。因此，最好是有一种可以支持大量不同的调制技术、带 宽和机动性要求以及也可以具有可接受的面积和功耗的可编程DSP结构。
技术实现思路
本专利技术公开了包括集群式单指令多数据(SIMD)微体系结构的可编 程数字信号处理器的各个实施例。在一种实施方式中，数字信号处理器 包括多个加速器单元、处理器核心和复数计算单元。每个所述加速器单 元可以被配置为执行一个或多个专用功能。所述处理器核心包括可以被 配置为执行整数指令的整数执行单元。所述复数计算单元可以被配置为执 行复矢量指令。所述复数计算单元可以包括第一和第二集群式执行流水 线。所述第一集群式执行流水线可以包括被配置为执行第一复矢量指令的 一个或多个复数运算逻辑单元数据路径。所述第二集群式执行流水线可以 包括被配置为执行第二复矢量指令的一个或多个复数乘加器数据路径。在一种具体实施方式中，所述集群式执行流水线内的每个数据路径 可以被配置为自然地把所有数据解释为复数值数据。在另一具体实施方式中，给定的集群式执行流水线内的每个数据路 径可以在每时钟周期中执行作为矢量指令的一部分的单个复数运算。此外，该整数执行单元可以与所述第一集群式执行流水线和所述第二集群 式执行流水线内的任意数据路径执行任意复矢量指令同时地每时钟周期 中执行单个指令。在又一个具体实施方式中，所述复数计算单元可以执行单指令多数 据(single instruction multiple data, SIMD)指令。附图说明图1是包括可编程基带处理器的多模无线通信设备的一个实施例的框图。图2是图1的可编程基带处理器的一个实施例的框图。 图3是说明图2的可编程基带处理器的一个实施例的指令发出流水 线的示图。图4是说明图2的可编程基带处理器的一个实施例的更详细方面的框图。图5是说明图2的处理器核心的集群式SIMD控制路径的一个实施 例的更详细方面的视图。图6是图4所示的复ALU的复数短MAC数据路径的一个实施例的 视图。图7是图4所示的复数乘加器MAC单元的示例性数据路径的一个 实施例的视图。尽管本专利技术很容易进行各种改进和替换形式，但是通过附图中的例 子示出了其具体实施例，并将在此详细描述。但是，应该理解，附图及 其详细描述并不是要限制专利技术为所公开的特定形式，相反，其意图是涵 盖落入由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等效 及替换。注意，该标题仅仅用于编制并不意味着用来限制或解释说明书 或权利要求书。此外，注意，在本申请中以自由意味(即，具有潜在做 某事、能够做某事)而非强制意味(即，必须)使用单词可以。措词包 括及其派生词意味着包括但不限于。措词连接意味着直接或间接地 连接，以及措词耦合意味着直接或间接地耦合。具体实施方式现在转向图1，其示出了包括可编程基带处理器的多模无线通信设 备的一个实施例的框图。在所示的实施例中，从功能和硬件角度示出了 无线电通信系统的一些基本部分。更具体地说，多模无线通信设备100 包括接收子系统110和发射子系统120，它们都被耦合到一个或多个天线 125。注意到，在各个实施例中，多模无线通信设备可以是手持式移动电 话设备等。还注意，具有包括数字和字母的参考标识符的元件可以适合地仅由数字指示。接收子系统110包括耦合于天线125和模数转换器(ADC) 140之 间的RF前端130的一部分。ADC 140被耦合到可编程基带处理器(PBBP) 145A，可编程基带处理器(PBBP) 145A又被耦合到(多个)应用处理器 150。发射子系统120包括耦合到PBBP 145B的(多个)应用处理器160， PBBP 145B耦合到数模转换器(DAC) 170。 DAC 170也耦合到部分RF 前端130。注意到，PBBP 145A和145B可以由一个可编程处理器实现， 在某些实施例中，它们可以被制造在一个集成电路上。也要注意到，在某 些实施例中，ADC140和DAC170可以由PBBP145A的一部分实现。进 一步注意，在其他实施例中，通信设备100可以在一个集成电路上实现。PBBP145在发射子系统120和接收子系统110中执行许多功能。在 发射子系统120内，PBBP 145B可以将数据从应用源转变为适于无线电 信道的格式。例如，发射子系统120可以执行诸如信道编码、数字调制 和码元整形的功能。信道编码指使用不同的方法用于误码校正(例如， 巻积编码)和误码检测(例如，利用循环冗余码(CRC))。数字调制是 指将比特流映射到复采样流的处理。数字调制中的第一 (有时是唯一的) 步骤是将各组比特映射到特定的信号星座图上，如二进制相移键控 (BPSK)、四相移相键控(QPSK)或正交调幅(QAM)。将各组比特映射到无线电信号的振幅和相位有各种方法。在某些情况下，可以应用第 二步骤，域转换。在正交频分复用(OFDM)系统(即，在大量相邻频 率上同时发送信息的调制方法)中，该步骤可以使用快速傅里叶逆变换 (IFFT)。在诸如码分多址(CDMA)的扩展系统中，例如，(通过每个活 动用户分配单个码使得多个用户共享射频(RF)谱的扩展方法)，每 个码元与包括(O， +/-1} + {0， +/力的扩展序列相乘。最后的步骤是码元整 形，该码元整形使用数字带通滤波器将方波转变为限带信号。由于信道编 码和映射功能典型地在比特级上操作(不在字级上)，它们通常不适合于 在可编程处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字信号处理器，该处理器包括：　　　　多个加速器单元，每个加速器单元被配置为执行一个或多个专用功能；　　　　耦合到所述多个加速器单元的处理器核心，其中该处理器核心包括被配置为执行整数指令的整数执行单元；以及　　　　耦合到所述多个加速器单元的复数计算单元，其中该复数计算单元被配置为执行复矢量指令；　　　　其中所述复数计算单元包括第一集群式执行流水线和第二集群式执行流水线，所述第一集群式执行流水线包括被配置为执行第一复矢量指令的一个或多个复数运算逻辑单元数据路径，所述第二集群式执行流水线包括被配置为执行第二复矢量指令的一个或多个复数乘加器数据路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-8-11 11/201,8421.一种数字信号处理器，该处理器包括多个加速器单元，每个加速器单元被配置为执行一个或多个专用功能；耦合到所述多个加速器单元的处理器核心，其中该处理器核心包括被配置为执行整数指令的整数执行单元；以及耦合到所述多个加速器单元的复数计算单元，其中该复数计算单元被配置为执行复矢量指令；其中所述复数计算单元包括第一集群式执行流水线和第二集群式执行流水线，所述第一集群式执行流水线包括被配置为执行第一复矢量指令的一个或多个复数运算逻辑单元数据路径，所述第二集群式执行流水线包括被配置为执行第二复矢量指令的一个或多个复数乘加器数据路径。2. 如权利要求1所述的处理器，其中所述第一集群式执行流水线和 第二集群式执行流水线内的每个数据路径被配置为每个时钟周期执行单 个复数运算，该单个复数运算是矢量指令的一部分。3. 如权利要求2所述的处理器，其中所述整数执行单元被配置为与 所述第一集群式执行流水线和所述第二集群式执行流水线内的任意数据 路径执行任意复矢量指令同时地、每个时钟周期执行单个指令。4. 如权利要求1所述的处理器，其中每个所述复数乘加器数据路径 被配置为自然地将任何数据解释为复数值数据。5. 如权利要求1所述的处理器，其中所述第一复矢量指令和所述第 二复矢量指令中的每一个都对具有实部和虚部的复数值数据进行运算。6. 如权利要求1所述的处理器，其中所述复数计算单元被配置为执 行单指令多数据(SIMD)指令。7. 如权利要求1所述的处理器，其中每个复数运算逻辑单元数据路 径还包括复数短乘加器数据路径，该复数短乘加器数据路径被配置来将 复数数据值乘以包括{0， +/-1} + {0， 10+/-i)的数集中的值。8. 如权利要求1所述的处理器，其中所述第一集群式执行流水线和 第二第一集群式执行流水线中的每一个还包括各自的矢量加载单元，该 矢量加载单元被配置为每个时钟周期取出数据项以供给各集群式执行流 水线中的任意数据路径使用。9. 如权利要求8所述的处理器，其中每个矢量加载单元包括存储器，该存储器被配置为在本地存储来自先前时钟周期中执行的取出操作的数 据，以供在后续时钟周期中任意集群式执行流水线中的任意数据路径使 用。10. 如权利要求9所述的处理器，其中所述第一集群式执行流水线和 所述第二集群式执行流水线中的每一个还包括各自的矢量控制器单元， 该矢量控制器单元被耦合到所述各自的矢量加载单元，并被配置为通过 第一集群式执行流水线和第二集群式执行流水线中的任意数据路径管理 矢量运算的加载和存储顺序。11. 如权利要求1所述的处理器，其中所述一个或多个专用功能的各 给定功能与对应于不同无线通信标准的基带信号处理相关。12. 如权利要求1所述的处理器，所述处理器还包括多个存储器单元， 其中每个存储单元包括地址发生单元，该地址发生单元被配置为响应于 接收到读或写事务而产生与本地存储位置相应的地址。13. 如权利要求12所述的处理器，其中所述多个存储器单元、所述 多个加速器单元、所述处理器核心以及所述复数计算单元中的每一个都 被制造在单个集成电路上。14. 如权利要求12所述的处理器，所述处理器还包括被配置为在所述多个存储器单元、所述多个加速器单元、所述处理器核心和所述复数 计算单元之间提供连接的网络。15. 如权利要求14所述的处理器，其中响应于特定整数指令的执行， 所述网络被配置为将所述多个存储器单元中的给定存储器单元耦合到所 述多个加速器单元中的一个或多个。16. 如权利要求14所述的处理器，其中响应于特定整数指令的执行， 所述网络被配置为将所述多个存储器单元中的给定存储器单元耦合到所述复数计算单元。17. 如权利要求14所述的处理器，其中响应于特定整数指令的执行，所述网络被配置为将所述多个加速器单元的两个或更多个加速器单元耦合在一起形成链，并进一步将所述链中的第一加速器单元耦合到所述多 个存储器单元中的一个给定存储器单元与所述复数计算单元的其中之18. 如权利要求1所述的处理器，其中所述多个加速器单元中的至少 一些加速器单元是与基带信号处理相关的专用功能的可配置硬件实现。19. 一种多模无线通信设备，该无线通信设备包括 被配置为发射和接收射频信号的射频前端单元； 耦合到所述射频前端单...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯尼尔松，埃里克特尔，达克刘，
申请(专利权)人：科莱索尼克公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]