从理论和实践上对一个40位的高性能算术逻辑部件(ALU)进行了全定制设计。首先研究了高性能ALU的设计方法,对多种加法器进行了性能比较,在超前加法器中提出了先行进位理论与并行进位理论的算法,此方向重在理论研究;接着在上述理论支持下,完整的设计了一款40位X-DSP处理器的ALU,重在实践应用。整个设计思路从部件算法、逻辑结构、功能仿真验证、电路版图设计等多个层次进行了优化设计。论文的研究成果包括以下几点:1.理论上通过性能、速度、面积等的对比设计了一款高性能的40位ALU(其中加法器以Kogge-stone树为结构构造)。2.实践应用中用“内超外串”法(组内超前进位,组间串行进位)设计了40位X-DSP处理器的ALU。同时在为了提高ALU的运算速度,在此加法链之外,另行设计了一条低16位超前进位加法链,采用了跳跃进位的设计思想。3.为了提高ALU的运算速度和资源利用,设计了一个C16位,用以在一个时钟周期内完成两个16位的加法运算或完成一个40位的加法运算。4.综合设计面积对运算性能的重要性,为了减少设计面积,将逻辑运算与算术运算综合在一个逻辑单元中完成,使用一个C位设计来完成逻辑运算与算术运算的转换。5.功能仿真阶段,为了设计过程的准确性,提出了局部功能仿真和整体功能仿真的设计思路。6.版图设计阶段,简要讲述了电路版图规划和全局版图设计。