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發(fā)布日期:2022-04-17 點擊率:90
引言 隨著DSP技術的不斷發(fā)展和完善,數(shù)字信號處理的應用范圍越來越廣泛。工控、計算機、通信和消費電子產品中,都會找到它的影子。到了20世紀80年代后期,各個DSP的生產商都推出了自己的高級語言編譯器。這使得利用高級語言開發(fā)DSP軟件成為可能。 編譯器的原理是通過特定的語法規(guī)則把高級語言書寫的邏輯轉化成特定硬件平臺所認知的匯編語言。由于編譯器的首要性能是依據(jù)一定的規(guī)則編譯出邏輯正確的代碼。這樣在保證正確性的前提下,編譯出的匯編代碼冗余很難兼顧效率。在一些實時性要求比較高的場合,例如在語音圖像處理方面,必須對某些關鍵的算法進行優(yōu)化。本文以TI公司的DSP芯片TMS320C55X為例,介紹如何對一個工程進行優(yōu)化。 在高級語言編譯器出現(xiàn)以前,由于軟件部分都是由匯編來完成,并且寫出的代碼性能都比較高,所以代碼的優(yōu)化在開發(fā)過程中已經完成,不需要把優(yōu)化單獨地作為開發(fā)的一個步驟。現(xiàn)在隨著高級語言應用到DSP系統(tǒng)的開發(fā)中,在軟件功能實現(xiàn)的基礎上,軟件執(zhí)行效率的優(yōu)化顯得愈加重要。每個人在優(yōu)化過程中使用的具體方法各有特點,但在總體上還是有一定的規(guī)范可尋。 (1)向C55X上移植所需的準備工作:數(shù)據(jù)類型的定義、intrinsic函數(shù)的使用、為適合多通道的應用所做的代碼的修改。 (2)工程層的優(yōu)化:對于函數(shù)體較小的函數(shù)使用"inline"限定詞、數(shù)據(jù)的對齊。 (3)C函數(shù)層的優(yōu)化:針對TMS320C55X系列芯片的內部結構;改變C代碼使其能在硬件最大使用概率的條件下,降低算法的用時。 (4)部分算法的修改。 (5)部分函數(shù)的手工匯編。 向C55X上移植所需的必要工作 由于DSP硬件結構的約束,用C語言開發(fā)的代碼在向其移植時,必須作相應的改動,來適應特定硬件平臺的特點。總結移植所需要的工作,主要有以下幾點: (2)Intrinsic函數(shù)的使用。由所定義的數(shù)據(jù)類型可以實現(xiàn)定點的數(shù)學運算,由于這些基本的計算被多次使用,所以TI公司提供了這些函數(shù)的優(yōu)化匯編代碼。在算法實現(xiàn)代碼文件頭中加入"#include (3)為適合多通道的應用所做的代碼修改。在 DSP 上實現(xiàn)的有些算法,例如語音的編解碼等,需要同時處理多個通道。由于硬件資源(內存等)在工程的設計階段已經劃分完畢,所以要求在算法內不能在有內存的動態(tài)分配。解決的方法是事先把需要動態(tài)分配內存的變量放到一個結構體當中,集中在工程的設計階段分配好內存。例如,將有關編碼需要動態(tài)分配內存的數(shù)據(jù)結構合并為一個獨立的結構體。這樣當有多個通道同時工作時,只要對每一個通道分別開辟一塊內存,公用算法代碼,就可以實現(xiàn)多通道的應用。 工程層的優(yōu)化 在工程層的優(yōu)化中一般使用以下兩種技術:內嵌函數(shù)和數(shù)據(jù)對齊。 所謂的函數(shù)內嵌,是指用函數(shù)的本體代替函數(shù)的調用這一過程。這項技術去掉了復雜的函數(shù)調用過程來提高函數(shù)的執(zhí)行效率,而付出的代價是增加了代碼所占用的空間。
優(yōu)化的一般步驟
筆者根據(jù)自己的實際工作經驗,并參照其它比較成功的優(yōu)化實例,總結了以下幾個步驟,作為優(yōu)化過程的參考。:
(1)數(shù)據(jù)類型的定義。由于C55X系列芯片是TI公司生產的定點DSP芯片,其中累加器為40位。為了實現(xiàn)定點小數(shù)的數(shù)學運算,定義一個typedef.h的文件,在typedef.h文件中定義了幾種數(shù)據(jù)類型。Word16對應short型;Word32對應long型;Flag對應int型。
(1)內嵌函數(shù)
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