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本文以西北工业大学航空微电子中心所承担的科研项目为基础，作者对在“龙腾”系列处理器上扩展多媒体处理功能进行了深入的研究。采用自上而下的设计方法，使用Verilog硬件描述语言自主设计了基于AltiVec技术的向量处理单元VALU(Vector-ALU)定点执行部件VSIU(vector simple integer unit)和VCIU(vectorcomplex integer unit)，并对该单元进行了验证和综合。 本论文主要进行的研究和取得的成果如下： 1．作者对在PowerPC体系结构基础上扩展多媒体处理功能的AltiVec技术进行了深入的研究，包括其指令集、操作数类型、寻址方式、异常及存储管理等。根据AltiVec ISA的指令和操作数特点，采用多路复用的设计思路，降低了设计和验证的复杂度，将128位数据位宽降低到了32位数据位宽。 2．作者系统地分析了AltiVec ISA中的简单定点向量算术指令，并根据指令功能划分VSIU，自主设计了向量加法单元，向量旋转／移位单元，向量浮点比较单元，向量逻辑单元四个子单元。向量加法单元采用多种设计方案设计，综合结果显示采用自上而下设计思想设计的加法模块，征保证时序的前提下有效地节省了电路面积。向量旋转／移位单元的多种设计方案中，综合结果显示采用基于字节移位的方法处理半字移位和字移位的方案，在保证时序的前提下，节省了电路面积。相比简单设计方案，采用基于字节移位的设计方案电路面积减小了67％。 3．作者系统地分析了AltiVec ISA的复杂定点向量算术指令，根据指令特点自主设计了VCIU的乘法模块和加法模块。以此为基础设计和划分了该单元的乘加模块、乘和模块、拆分求和模块的流水线，并进一步研究了流水线之间的共性，对三条流水线进行整合，在几乎不损失流水线时序和效率的同时，节省了VCIU电路面积的21.4％。