算术逻辑运算单元（ALU）作为数字信号处理器（DSP）中必不可少的核心部件之一，其速度、功耗和面积等性能对DSP的性能提升至关重要。如何在工艺进步的同时及时调整设计技术使芯片的性能得到进一步的提升是设计者一直面临的挑战之一。本文结合DSP在实时性系统中的应用需求，采用全定制的设计方式，从算法级、逻辑结构级、电路级和版图级等深入研究了适合在高速DSP中使用的40位ALU单元。根据DSP的工作特点，该ALU主要用于实现逻辑运算和算术运算，并且支持双精度的算术运算和双16位的算术运算两种工作模式。加法器是ALU实现多种操作的核心。本文从算法层次对各种不同算法实现的加法器性能进行横向比较，并最终选择了理论上速度最快的Kogge-Stone树型加法器。在逻辑结构设计时，结合数据处理特点，设置了一条低16位的超前进位链,该进位链采用跳跃进位的设计思想，同时位数递增的分组模式也在一定程度上平衡了各模块之间的延时差异。功能验证采用局部验证加整体验证的形式，这样既保证了设计的正确，也缩短了设计周期。验证结果表明，本设计能够很好在单周期内完成各种算术及逻辑运算。版图设计采用位片式的设计方式，重点绘制了一组单元的版图，其它组则在该单元的基础上稍加改动得到。性能分析采用HSPICE仿真工具，使用0.18um工艺，分析结果表明在1.8V条件下，延时为1.21ns，平均功耗为55.7mW。