TMS320C6000系列DSP的软件优化技术[曙海教育集团论坛]项目外包开发咨询

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<strong>摘要</strong> 详细介绍DSP软件优化流程；结合具体实例阐述在C语言中使用内联函数、指夸并行、字装载半字型数据、软件流水等几种代码优化技术，并对各种技术优化后的代码执行效率进行总结分析，对实际系统的开发具有重要意义。 <b>关键词</b> DSP软件优化软件流水 TMS320C6000 <b>1 DSP系统的软件优化流程 </b>DSP系统的软件优化流程如图l所示。整个工作流程分为3个阶段： <p align="center"><img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624211.jpg" border="0"/> 第l阶段，直接根据需要用高级C语言实现DSP功能，测试代码的正确性。然后，移植到C6X平台，利用C6X开发环境Profile测试程序的运行时间。若不满足要求，则进入下一阶段。第2阶段，利用C6X提供的优化方式和其他各种优化技巧，如使用不同的编译器选项使能软件流水，循环展开，字存取代替半字存取等，优化C语言代码。如果还不能满足要求，则进入第3阶段。第3阶段，将C语言代码中耗时最长的部分抽取出来，用线性汇编语言重写，用汇编优化器进行优化。使用profile确定这段代码是否需要进一步优化。 <b>2 优化过程 </b>首先，用C语言编写程序，并通过编译验证其正确性。然后，使用内联函数和合适的优化选项进行优化，并通过CCS中的profiler确定是否有函数需要被进一步优化，使用线性汇编语言重写需要被优化的函数。最后，使用汇编优化编程技巧和汇编优化器优化汇编代码。 <b>2．1 编译器</b> 当优化器被激活时，将完成图2所示的过程。C／C++语言源代码首先通过一个完成预处理的解析器(Parser)，生成一个中间文件(．if)作为优化器(Optimizer)的输入。优化器生成一个优化文件(．opt)，这个文件作为完成进一步优化的代码生成器(Code generator)的输入，最终生成汇编文件(．asm)。当选择编译选项时，-o2和-o3将尽可能地优化软件。 <p align="center"><img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624764.jpg" border="0"/> <b>2.2 编译器内联函数 </b><b> </b>TMS320C6X提供了很多内联函数，它们直接映射为内嵌C6X汇编指令的特殊函数，这样可迅速优化C语言代码。C编译器以内联函数的形式支持所有C语言代码不易表达的指令。内联函数用下划线“_”开头，如例2，使用时如同调用普通函数一样。下面结合实例，研究一下完成200点点积经过上述各种优化技术优化后的代码效率。完成200点的点积运算C语言代码程序dotp．c如下： <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624365.jpg" border="0"/> <b>3 线性汇编代码的优化 </b>优化线性汇编代码，首先是尽可能地使指令并行，使得同一时间内多个功能单元同时被使用，然后是调整代码顺序，缩减等待时延(NOPS)，如例5。接下来使用字访问short型数据．如例6，最后使用软件流水技术。当进行实际操作时，并不是要按顺序地完成上面的每一步。只要达到要求，就可以结束。 <b>3.1 C语言代码转换到线性汇编代码</b> 定点点积中，C语言代码内部循环使用线性汇编指令，如例3所示。 <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624673.jpg" border="0"/> <b>3.2 线性汇编的资源分配 </b><b> </b>①装载指令(LDW)必须使用．D单元。 ②乘法指令(MPY和MPYH)必须使用．M单元。 ③加法指令(ADD)使用．L单元， ④减法指令(SUB)使用．S单元。 ⑤跳转指令(B)使用．S单元。由此得到例4的汇编代码。例4 下面的例子是没有并行执行的汇编代码: <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624730.jpg" border="0"/> 完成200次循环迭代，经过profile clock分析循环部分，需要16×200=3200 cycles。 <b>3.3 使用并行指令完成点积代码 </b>使用并行指令完成点积代码如例5所示。 <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624381.jpg" border="0"/> 使用并行指令，循环体内需要8个时钟周期。这段循环代码的执行周期为8×200=l600 cycles。 <b>3．4 使用字存取原short型数据 </b>为进一步提高效率，使用字存取原short型数据，如例6所示。 <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624901.jpg" border="0"/> <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624517.jpg" border="0"/> 这段代码在循环体内仍然是8个时钟周期，迭代100次为8×100=800 cycles。 <b>4 软件流水技术 </b>软件流水技术是用在循环语句中调用指令的方法，即安排循环中的多个迭代运算并行执行。在编译C语言代码时，可以选择编译器的-o2或-o3选项，编译器将根据程序尽可能地安排软件流水。图3所示为运用软件流水的循环结构，它包括A、B、C、D、E五次迭代，同一周期最多执行五次迭代的不同指令(阴影部分)。图3中阴影部分称为“循环内核”，核中不同的指令并行执行。核前执行的过程称为“流水线填充”，核后执行的过程称为。流水线排空”。 <p align="center"><img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624761.jpg" border="0"/> 在DSP算法中存在大量的循环操作，因此充分运用软件流水线方式，能极大地提高程序的运行速度。当手绘软件流水时，首先要画出相关图，如图4所示，然后建立软件流水迭代间隔编排表，最后根据编排表写出程序。 <p align="center"><img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624162.jpg" border="0"/> 在画相关图时应遵循： ①画出节点和路径； ②写出完成各指令需要的CPU周期； ③为各节点指派功能单元； ④分开路径，以使最多的功能单元被使用。根据相关图写出模迭代间隔安排表，如表1所列。 <p align="center"><img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624961.jpg" border="0"/> 由此迭代间隔表写出对应代码： <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624473.jpg" border="0"/> <img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624333.jpg" border="0"/> <b>5 总结 </b>各种优化技术所需时钟数如表2所列。表中括号内数字为循环内核时钟周期，括号前数字为流水线填充时钟周期，括号后数字为流水线排空CPU时钟周期。 <p align="center"><img style="CURSOR: pointer" onclick="javascript:window.open(this.src);" src="http://www.jdzj.com/UpLoadFiless/Article/iccpic/2008-08/20080803221624220.jpg" border="0"/> 由此得出遵循以上的软件优化流程和代码优化技术，可以极大地提高代码效率，这对实际应用具有重大意义。
说明：上面显示的是代码内容。您可以先检查过代码没问题，或修改之后再运行.

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