以单精度或双精度进行算术运算的系统技术方案

算术操作单元（ＡＭＵ）进行关于在单精度模式下的Ｎ比特字和在双精度模式下的２Ｎ比特字的算术运算。较佳的是，ＡＭＵ只在两个流水线周期内进行双精度运算：第一个周期，其中用符号扩展单元（４２）和多路复用器（ＭＹ）通过串接两个Ｎ比特部分生成第一个２Ｎ比特操作数，并将操作数输入输出寄存器（４６）；第二个周期，其中生成第二个２Ｎ比特操作数（从第二对Ｎ比特部分），从输出寄存器反馈第一个操作数，而且由算术逻辑单元（ＡＬＵ４４）进行关于两个操作数的算术运算。包括这种ＡＭＵ电路的系统还包括多端口存储器（６）和在单个周期内运用地址指针（ｒ０－ｒ７）从存储器取两个Ｎ比特字的存储器管理单元（ＭＭＵ３）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于进行对于带有单精度或双精度数据的算术运算的电路，并涉及包括这种电路的数字信号处理系统。在较佳实施例中，本专利技术是一种电路，它以单精度(其中，它进行关于16比特数据字的算术运算)或双精度(其中，它进行关于32比特数据字的算术运算)模式有选择地运算。
技术介绍
在整个说明书和权利要求书中，将术语“操作数”用于表示表明数据的信号，其中试图通过进行关于所述信号的算术运算来处理该信号。在整个说明书和权利要求书中，将措词“算术运算”用于表示实现关于两个操作数的算术运算(诸如减法)或逻辑运算(诸如“AND”或“OR”运算)的信号处理运算。在现有技术中已知数字信号处理器(DSP)有许多不同的实现。传统DSP典型地采用两个物理上分开的存储器单元用于存储由DSP执行的指令的程序存储器；和由于执行指令而用于存储由DSP处理的数据(还可以是已经被处理过的数据)的数据存储器。程序存储器可以是只读存储器(ROM)或可将指令号或读取的随机存取存储器(RAM)。数据存储器典型地是可以写入数据并从其可以读取数据的RAM。图1是数字信号处理器(DSP)的方框图，所述数字信号处理器具有程序存储器、与程序存储器物理上分开的数据存储器、和可以用本专利技术具体实现(如下所述)的那种类型的算术计算单元(ACU)10，以体现本专利技术。图1的DSP包括数据存储器6(与地址总线AB0和AB1及数据总线DB0和DB1相连)、程序存储器4、程序控制单元(PCU)2、存储管理单元(MMU)3、算术计算单元(ACU)10、和输入/输出单元(IOU)12。在对于某些应用的较佳实现中(诸如参照图2所述的)，程序存储器4是具有32比特宽和64K字深的存储单元阵列的单端口、只读存储器(ROM)，而数据存储器6是具有16比特宽和64K字深的存储单元阵列的双端口、随机存取存储器(RAM)。在这种实现中，双端口存储器6的一个端口可以接收16比特地址(从16比特地址总线AB0)，并与此同时，存储器6的另一个端口可以接收另一个16比特地址(从16比特地址总线AB1)。提供的控制装置，使得能从存储器6同时进行两个读取、同时对存储器6读取和写入、或从存储器6进行单独读取(或写入)。MMU3最好包括两个独立的地址生成单元，它用于生成两个地址信号(每个单元识别在存储器6中用于写入数据或从其读取数据的存储单元)并向地址总线AB0和AB1发出这种地址信号。更准确地说，响应于来自PCU2的控制位(它是通过译解来自程序存储器4的指令在PCU2中生成的)，MMU3在地址总线AB0和/或地址总线AB1上发出地址信号。将数据从由每个地址识别的存储单元(在存储器6中)读入数据流水线寄存器M0或流水线寄存器M1(或者将数据从数据总线RB0和/或数据总线RB1写入由每个地址识别的存储单元)。MMU3最好包括一组有八个地址指针的寄存器(例如，图5所示的寄存器r0-r7，每个寄存器用于存储可向总线AB0或AB1发出的16比特地址)、用于每个地址指针寄存器的8比特指针修改寄存器(例如，图5所示的寄存器S0-7)，和用于将任一被选地址指针寄存器的内容与相应指针变址寄存器的内容相加并将相加的结果写回到地址指针寄存器(响应于来自PCU2的控制位)的16比特加法器。MMU3还可以包括其它寄存器(例如，如图5所示的基址寄存器BADR、和循环缓冲长度寄存器CL0和CL1)，其中将所述寄存器用于响应于来自PCU2的控制位而改变选中的一个地址指针寄存器和指针变址寄存器的内容，或者用于存储向总线AB0或AB1发出的一个或多个地址。可将本专利技术的地址生成电路(在下文中描述)包括在MMU3中。在图1的DSP中，第一数据总线DB0和第二数据总线DB1最好是16比特宽。在对图1系统的变动中，用于实现本专利技术而对它进行编程的DSP可具有单端口数据存储器(而不是双端口数据存储器)，和单地址总线及单个数据总线(而不是双地址总线和双数据总线)。PCU2(在下文中，将参照图3描述其较佳实现)包括取指令装置(用于从程序存储器4取指令)、指令译码单元、和用于存储在译码单元中生成的控制位(用于向MMU3、数据总线DB0、或取指令装置发出)的寄存器。算术计算单元(ACU)10最好包括并行计算(响应于来自PCU2的控制位)以有效地进行乘法和累加运算的两个乘法及累加(MAC)单元(即，图5的MAC0和MAC1)，和用MAC单元并行运算(响应于来自PCU2的控制位)的运算操作单元(即，图5的AMU)。众所周知，将AMU设计成能够进行关于两个操作数的任何一种选中的算术运算，诸如加法、减法、max(决定两个操作数的较大者)、min(决定两个操作数的较小者)、absd(决定两个操作数之间差的绝对值)、和逻辑“AND”，“Or”和“Xor”运算。可将本专利技术的AMU(在下文中将要讨论的较佳实施例)包括在ACU中。参照图1，IOU12包括用于监督在地址总线AB0和AB1上的地址以决定被执行存取的存储器类型的装置。如果地址在预定地址范围外(即，用于除存储器6之外的外部存储器的地址，通过与总线AB0和/或AB1相连的端口可访问它)，那么IOU12对PCU2设定一标记。PCU2可以响应这种标记而发出用于较慢存储器存取的等待状态。在用于通信操作的DSP中，理想地实现了本专利技术。例如，当根据本专利技术实现图1的DSP时，打算将该DSP(在图2中标记为处理器200)包括在图2所示的那种类型的移动式数字电话系统中。在图2中的系统中，DSP200的串行端口SIO接收来自音频编码译码单元(codec)206的数字化语音，而且DSP200将数字音频数据(通过端口SIO)传送给编码译码单元206用于转换成模拟形式并将它发送到扬声器。通过模拟前端电路204，还将DSP200与RF收发机208相连。电路204包括一种装置，它用于将从收发机208接收到的信号数字化(用于通过在DSP200内的装置进行基带处理)，并用于将来自DSP200的数字数据转换成用于由收发机208发送的持续模拟信号。在典型的实现中，电路204中断DSP200以表明要求数据或数据存在(并将电路204映射到DSP200的存储器地址，从而电路204可以有效地在DSP200内的一根数据总线上通信)。微控制器202向图2系统的其它所有元件提供控制信号，并控制在图2系统(它典型的是移动站)和远程基站之间的通信。典型地，将微控制器202与DSP200的并行端口(PIO)相连。用于进行双精度运算(关于2N比特操作数)的传统电路需要多重处理周期以把单个2N比特操作数输入累加器(例如，它们将操作数的第一个N比特部分输入累加器的高位，在另一个周期内将第一个N比特部分移到累加器的低位，并通过在另一个周期内进行OR运算将第一个N比特部分与第二个比特部分串接在一起)。用于进行双精度运算(关于2N比特操作数)的传统电路需要多于两个的处理周期以进行关于两个操作数的算术运算(例如，它们将第一操作数的第一个N比特部分输入寄存器、在第二个周期内将第一操作数的第一个N比特部分与第二操作数的第一个N比特部分相加、在第三周期内将结果移到加法器的低位、在第四个周期内将第一操作数的第二个N比特部分(和来自前一个加法运算的进位位)与累加器的内容相加)。本专利技术能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，它能够响应于控制信号在单精度模式和双精度模式的选中的一种模式下运算，进行关于数据的至少一种算术运算，其中通过以流水线方式执行指令而生成所述控制信号，其特征在于，所述电路包括：算术逻辑装置，它用于进行关于第一操作数和第二操作数的 至少两种算述运算中选中的一种，从而生成输出字，所述算述逻辑装置具有用于接收所述第一操作数的第一输入和用于数据所述第二操作数的第二输入；累加器寄存器，它用于接收来自所述算术逻辑装置的所述输出字；和操作数电路，其中所述操作数电路包括： 第一输入，它与用于向所述算术逻辑装置发出所述第一操作数的所述算术逻辑装置的所述第一输入相连；第二输入，它与用于向所述算术逻辑装置发出所述第二操作数的所述算术逻辑装置的所述第二输入相连；第三输入，它用于接收第一个Ｎ比特数据字；第 四输入，它用于接收第二个Ｎ比特数据字；和装置，它能够响应于所述控制信号的子集在所述单精度模式和所述双精度模式的选中的一种模式下运算，用于将所述第一个Ｎ比特数据字与所述第二个Ｎ比特数据字串接，从而在双精度模式下在单个流水线周期内生成第一个 ２Ｎ比特操作数并向所述第二输出发出所述第一个２Ｎ比特操作数，还用于在所述单精度模式下向所述第一输出发出所述第一个Ｎ比特数据字作为第一个Ｎ比特操作数，并向所述第二输出发出所述第二个Ｎ比特数据字作为第二个Ｎ比特操作数，其中所述算术逻辑装置是可控制的以在双精度模式下在所述单个流水线周期内对所述累加器寄存器发出未加改变的所述第一个２Ｎ比特操作数。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱曼纳A穆瓦菲，密兰陀里奎安，
申请(专利权)人：爱特梅尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]