数字信号处理器是对信号和图像实现实时处理的一类CPU,具有高效率、低功耗和低成本的特点,已成为通信、消费类电子产品的核心部件,在通信、军事、控制、家电等各个领域得到了广泛的应用。TI TMS320C55x是一款低功耗、低成本的16-bit定点DSP。X型DSP是我校自主研发的一款DSP,与C55x频率、功耗、面积等性能指标相当。本文对X型DSP的CPU体系结构进行了深入研究,在详细分析X型DSP的ALU单元和移位器单元相关指令基础上,分别对ALU单元和移位器单元进行了总体设计和逻辑结构详细设计。根据总体设计和逻辑结构详细设计方案,本文详细实现了X型DSP的ALU和移位部件,在深入研究快速加法器的关键技术以及各种实现结构的基础上,采用改进的超前进位算法,实现了一款高效的ALU单元,另外本文还设计了一种改进型全译码40位桶形移位器,它继承了传统移位器的优势,完成了X型DSP所需的全部算术、逻辑、循环以及双移位等移位功能,此外,通过实现并行的移位溢出检测机制与饱和处理,大大地提高了系统并行性,降低了功耗。本文从子系统级验证完整、功能验证完全、数据验证完备的角度出发,制定了细致而全面的部件级和系统级验证方案,对两个运算单元进行了功能验证,在验证过程中进行了代码覆盖率统计,得到正确的验证结果。采用Design Compiler综合工具,对两个运算单元及其子单元进行了逻辑综合,电路功耗共为4.2821mW,电路面积为71042.9804um2,频率达到250MHz,满足系统性能要求。