随着社会的不断发展进步，人们已经步入了信息化时代，集成电路设计与工艺制造作为信息产业的基础，对信息化的高速发展发挥着关键性作用。本论文以高性能处理器中的关键模块寄存器堆作为研究对象，全面地对深亚微米工艺下的高性能寄存器堆设计进行了细致分析与研究。　　论文的研究重点包括两个方面。　　一是多端口高性能寄存器堆的基本设计实现。寄存器堆的结构主要包括存储阵列，译码器，输入输出模块，时序控制电路等。本论文对各个关键模块的设计进行了分析，并针对28nm工艺特点，采用全定制方式实现了一个容量为64x64 bits的4R/4W寄存器堆设计，完成了原理图和版图设计并流片验证，功能正确，且读取性能指标达到了国际先进水平。　　二是大容量高性能寄存器堆的设计改进。此部分以第一部分的多端口设计为基础，着力于高性能寄存器堆的大容量解决方案。本论文中不仅设计使用了Source Couple Logic和Set Dominant Latch对输入和输出模块分别进行了设计改进，而且提出了一种全新的两级充放电动态电路读取结构，大幅度提高了寄存器堆的读取性能。