一种高性能32位移位寄存器单元的设计
3.1.2 树状结构(Tree Style)移位器
这种结构M位移位器所需的级数是log 2M每一级都由两根信号线(shn和sh n#)控制数据的传输，数据在第i级要么移动2 i位或者不移动。 树状移位器如图3所示。
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这种结构的优点是：(1)晶体管数目少， n位移器所需晶体管数目为2×n×log n(传输门部分采用CMOS实现)，版图面积小于矩阵移位器；(2)控制信号shN～sh0本身就是二进制表示,不需要额外的译码单元。缺点是：数据通路所需经过的开关管数目太多，M位移位器所需的级数是log 2M，因此导致延时太大。
3.2 矩阵-树状结构移位器
由上面的分析我们可以看出，如果所设计的处理器为16位以下CPU，那其移位器不管采用上述哪种方案都能达到要求，但当数据宽度到32位以上，从功耗，速度及版图面积考虑以上方案的固有缺点就会显得非常突出。在本设计中，移位寄存器的实际输入为64位，为结合矩阵结构的优点(速度快、版图规整)和树状结构的优点(晶体管数目少、译码简单)，我们在设计中采用矩阵-树状结构整个移位寄存器的是由双总线输入，即输入64位，表1中列举了不同级别比例的矩阵-树状结构所需晶体管数目(n1为tree的级数，n2为matrix的控制线，n3为matrix中用的晶体管数目)。经过综合考虑，我们采用第2行的矩阵-树状级别比例，即矩阵部分最大能实现8位移位，树状部分最大能实现4位移位。
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经过各方面综合考虑，我们所设计的移位寄存器的前级为矩阵结构部分(输入数据为64位，控制信号8位)，由这一部分形成一36位的数据送入下一级树状结构(输入数据为36位，控制信号2位)部分再完成剩余的4位移位，形成32位输出数据。结构简图如图4所示。
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在这个结构中，后级的树状移位器最高实现3 位移位。输入的2bit信号为2进制码，这两位由移位计数器sh4～sh0直接将最低两位送入(在后一节将介绍)。前级的矩阵结构完成64位输入36位输出，我们设64位数据输入由Abus,Bbus提供，如图5所示。每一小格代表4位数据。这64位数据送入矩阵移位器后，根据计数器的高三位sh4～sh2 进行译码对其进行4，8，12，16，20，24，28，32中的一种移位(对应8bits中的一位为高)。形成36位的数据输出送入下级树状移位器以完成剩余位数的移位。36位数据输出格式如图6所示。其中COUNT表示总共移位数。
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4 指令的预处理及移位类指令的实现
在我们设计的这片CPU中，需要对INTEL的 X86系列移位类指令进行兼容。因此移位寄存器单元需要在周围译码和锁存单元的配合下，要能在一个指令节拍内实现ROL，ROR，RCL，RCR， SHL，SHR，SAR，其中RCL，RCR实现了带标志位C的移位(指令说明见文献[4])。因此需由处理器的控制单元在每类移位指令移位之前进行指令的预处理。
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