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FILENAME 基于TMS320C6000系列DSP代码优化方法研究.doc PAGE - PAGE 8 - 基于TMS320C6000系列DSP代码优化方法研究 邱春武1 ，余文1，杨大利2 1 北京邮电大学计算机科学与技术学院，北京（100876） 2 北京信息科技大学计算机学院，北京（100101） E-mail： lovelybeixinboy@163.com 摘 要：随着DSP任务系统复杂度的增大，为了充分利用TMS320C6000系列DSP丰富的内部资源，需要对程序进行优化。程序的优化一般分三个阶段进行，通过优化可以提高指令的并行度和执行效率。本文分别讨论了三个阶段对程序进行优化的各种方法。 关键词：TMS320C6000，DSP，代码优化，汇编， 优化 1．引言 数字信号处理是20 世纪60 年代发展起来的新兴学科，已广泛应用于通信、计算机、网络、自动控制等诸多领域。DSP (Digital Signal Processor)是专门用于实时数字信号处理的微处理器，由于采用了哈佛结构、多总线结构、流水线技术和专用指令等特殊设计而具备了强大的运算能力。 TMS320C6000是TI公司TMS320系列产品中的新一代高性能DSP 芯片, 共分为两大系列。其中定点系列为TMS320C62xx 和TMS320C64xx；浮点系列为TMS320C67xx REF _Ref185841964 \r \h [1]。TMS320C 6000 系列CPU 中的8个功能单元可以并行操作，并且其中两个功能单元为硬件乘法运算单元，大大地提高了乘法速度。除了多功能单元外，流水技术是提高DSP 程序执行效率的另一主要手段。由于TMS320C6000 的特殊结构，功能单元同时执行的各种操作可由VLIW长指令分配模块来同步执行，使8条并行指令同时通过流水线的每个节拍，极大地提高了机器的吞吐量。 TMS320C6000丰富的内部资源和良好的运算性能使程序的高效成为可能，但实际开发中并不是每个程序都能达到这一点。因此，要提高C 代码的效率，不但要在编程中充分考虑DSP 的结构特点, 更要在软件编程结束之后，对源代码进行优化。本文就是讨论TMS320C6000开发中C语言与汇编语言混合编程时三个阶段的代码优化方法。 2．代码优化 在DSP软件开发中推荐的开发流程如图1所示。程序员可以按照这三个阶段来进行软件开发，相应的代码优化也分三个阶段进行 REF _Ref185842171 \r \h [2]。 第一个阶段：对第一个阶段，没有C6000知识的用户就可以开发自己的C代码，然后使用C6000代码剖析工具，确定C代码中可能存在的低效率段，为进一步改进代码性能，进入第二阶段。 第二个阶段：使用一定的方法，改进C代码，使用C6000剖析工具检查其性能，如果代码仍不能达到所期望的效率，则进入第三个阶段。 第三个阶段：从C代码中抽出对运行时间影响最大的代码段，用线性汇编改写这段代码。用户能使用汇编优化器优化该代码。 2．1 第一个阶段代码优化 第一阶段的优化是基于通用微处理器的PC机环境中的优化，主要是针对C程序的通用特性来考虑的。这方面的优化工作主要包括数据类型选择、数值操作优化、快速算法、变量定义和使用优化、函数调用优化以及计算表格化等 REF _Ref185842290 \r \h [3]。值得一提的是在第一个阶段的优化过程中，可以通过选定CCS（Code Composer Studio）提供的C编译器的选项来实现优化，这部分不是本文讨论的内容。 图1 DSP开发流程图 2．1．1 数据类型　 数据类型的选择在分析和编写代码时很重要，充分考虑数据类型大小才能从C6000体系结构中取得最优的性能。C6x 编译器对每种数据类型都定义了数据大小。 char :8 bit ; short : 16 bit ; int :32 bit ; long :40 bit ;float :32 bit ;double :64 bit 基于每一种数据类型的大小，在书写C 代码时,应注意以下原则。(1) 要避免假设代码的int 和long 数据类型具有相同的大小，因为C6x 编译器对long 数据使用40 bit 操作数；(2) 定点乘法,尽量采用short 型作为输入，因为C6x 上是一个16×16 的乘法器；(3) 用于循环的计数器，数据类型采用int 或者unsigned int 以避免汇编器产生不必要的符号扩展指令；(4) 当在浮点DSP 装置中使用浮点指令时，例如C67x应使用-mv6700 编译器开关，使得代码产生器符合浮点的硬件装置代码。 2．1．2 数值操作优化 C程序中主要有以下数值操作优化：(1) 用比特的移位操作来代替2