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1 DSP系統的軟件優化流程

DSP系統的軟件優化流程如圖1所示。整個工作流程分為3個階段：

第1階段，直接根據需要用高級C語言實現DSP功能，測試代碼的正確性。然后，移植到C6X平臺，利用C6X開發環境Profile測試程序的運行時間。若不滿足要求，則進入下一階段。

第2階段，利用C6X提供的優化方式和其他各種優化技巧，如使用不同的編譯器選項使能軟件流水，循環展開，字存取代替半字存取等，優化C語言代碼。如果還不能滿足要求，則進入第3階段。

第3階段，將C語言代碼中耗時最長的部分抽取出來，用線性匯編語言重寫，用匯編優化器進行優化。使用profile確定這段代碼是否需要進一步優化。

2 優化過程

首先，用C語言編寫程序，并通過編譯驗證其正確性。然后，使用內聯函數和合適的優化選項進行優化，并通過CCS中的profiler確定是否有函數需要被進一步優化，使用線性匯編語言重寫需要被優化的函數。最后，使用匯編優化編程技巧和匯編優化器優化匯編代碼。

2.1 編譯器

當優化器被激活時，將完成圖2所示的過程。C／C++語言源代碼首先通過一個完成預處理的解析器(Parser)，生成一個中間文件(.if)作為優化器(Optimizer)的輸入。優化器生成一個優化文件(.opt)，這個文件作為完成進一步優化的代碼生成器(Code generator)的輸入，最終生成匯編文件(.asm)。當選擇編譯選項時，-o2和-o3將盡可能地優化軟件。

2.2 編譯器內聯函數

TMS320C6X提供了很多內聯函數，它們直接映射為內嵌C6X匯編指令的特殊函數，這樣可迅速優化C語言代碼。C編譯器以內聯函數的形式支持所有C語言代碼不易表達的指令。內聯函數用下劃線"_"開頭，如例2，使用時如同調用普通函數一樣。下面結合實例，研究一下完成200點點積經過上述各種優化技術優化后的代碼效率。完成200點的點積運算C語言代碼程序dotp.c如下：

優化線性匯編代碼，首先是盡可能地使指令并行，使得同一時間內多個功能單元同時被使用，然后是調整代碼順序，縮減等待時延(NOPS)，如例5。接下來使用字訪問short型數據，如例6，最后使用軟件流水技術。當進行實際操作時，并不是要按順序地完成上面的每一步。只要達到要求，就可以結束。

3.1 C語言代碼轉換到線性匯編代碼

定點點積中，C語言代碼內部循環使用線性匯編指令，如例3所示。

①裝載指令(LDW)必須使用.D單元。

②乘法指令(MPY和MPYH)必須使用.M單元。

③加法指令(ADD)使用.L單元。

④減法指令(SUB)使用.S單元。

⑤跳轉指令(B)使用.S單元。

由此得到例4的匯編代碼。

3.3 使用并行指令完成點積代碼

使用并行指令完成點積代碼如例5所示。

3.4 使用字存取原short型數據

為進一步提高效率，使用字存取原short型數據，如例6所示。

4 軟件流水技術

軟件流水技術是用在循環語句中調用指令的方法，即安排循環中的多個迭代運算并行執行。在編譯C語言代碼時，可以選擇編譯器的-o2或-o3選項，編譯器將根據程序盡可能地安排軟件流水。圖3所示為運用軟件流水的循環結構，它包括A、B、C、D、E五次迭代，同一周期最多執行五次迭代的不同指令(陰影部分)。圖3中陰影部分稱為"循環內核"，核中不同的指令并行執行。核前執行的過程稱為"流水線填充"，核后執行的過程稱為"流水線排空"。

在畫相關圖時應遵循：

①畫出節點和路徑；

②寫出完成各指令需要的CPU周期；

③為各節點指派功能單元；

④分開路徑，以使最多的功能單元被使用。

根據相關圖寫出模迭代間隔安排表，如表1所列。

由此迭代間隔表寫出對應代碼：

各種優化技術所需時鐘數如表2所列。表中括號內數字為循環內核時鐘周期，括號前數字為流水線填充時鐘周期，括號后數字為流水線排空CPU時鐘周期。