引言
隨著DSP技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用范圍越來越廣泛。工控、計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品中，都會(huì)找到它的影子。到了20世紀(jì)80年代后期，各個(gè)DSP的生產(chǎn)商都推出了自己的高級(jí)語言編譯器。這使得利用高級(jí)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(jí)語言書寫的邏輯轉(zhuǎn)化成特定硬件平臺(tái)所認(rèn)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(shí)時(shí)性要求比較高的場(chǎng)合，例如在語音圖像處理方面，必須對(duì)某些關(guān)鍵的算法進(jìn)行優(yōu)化。本文以TI公司的DSP芯片TMS320C55X為例，介紹如何對(duì)一個(gè)工程進(jìn)行優(yōu)化。
優(yōu)化的一般步驟
在高級(jí)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(jīng)完成，不需要把優(yōu)化單獨(dú)地作為開發(fā)的一個(gè)步驟。現(xiàn)在隨著高級(jí)語言應(yīng)用到DSP系統(tǒng)的開發(fā)中，在軟件功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，軟件執(zhí)行效率的優(yōu)化顯得愈加重要。每個(gè)人在優(yōu)化過程中使用的具體方法各有特點(diǎn)，但在總體上還是有一定的規(guī)范可尋。
筆者根據(jù)自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，并參照其它比較成功的優(yōu)化實(shí)例，總結(jié)了以下幾個(gè)步驟，作為優(yōu)化過程的參考。：
(1)向C55X上移植所需的準(zhǔn)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(yīng)用所做的代碼的修改。
(2)工程層的優(yōu)化：對(duì)于函數(shù)體較小的函數(shù)使用"inline"限定詞、數(shù)據(jù)的對(duì)齊。
(3)C函數(shù)層的優(yōu)化：針對(duì)TMS320C55X系列芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；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(shí)。
(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(jié)構(gòu)的約束，用C語言開發(fā)的代碼在向其移植時(shí)，必須作相應(yīng)的改動(dòng)，來適應(yīng)特定硬件平臺(tái)的特點(diǎn)?？偨Y(jié)移植所需要的工作，主要有以下幾點(diǎn)：
(1)數(shù)據(jù)類型的定義。由于C55X系列芯片是TI公司生產(chǎn)的定點(diǎn)DSP芯片，其中累加器為40位。為了實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)小數(shù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，定義一個(gè)typedef.h的文件，在typedef.h文件中定義了幾種數(shù)據(jù)類型。Word16對(duì)應(yīng)short型；Word32對(duì)應(yīng)long型；Flag對(duì)應(yīng)int型。
(2)Intrinsic函數(shù)的使用。由所定義的數(shù)據(jù)類型可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，由于這些基本的計(jì)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(shí)現(xiàn)代碼文件頭中加入"#include
(3)為適合多通道的應(yīng)用所做的代碼修改。在 DSP 上實(shí)現(xiàn)的有些算法，例如語音的編解碼等，需要同時(shí)處理多個(gè)通道。由于硬件資源(內(nèi)存等)在工程的設(shè)計(jì)階段已經(jīng)劃分完畢，所以要求在算法內(nèi)不能在有內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配。解決的方法是事先把需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存的變量放到一個(gè)結(jié)構(gòu)體當(dāng)中，集中在工程的設(shè)計(jì)階段分配好內(nèi)存。例如，將有關(guān)編碼需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)合并為一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體。這樣當(dāng)有多個(gè)通道同時(shí)工作時(shí)，只要對(duì)每一個(gè)通道分別開辟一塊內(nèi)存，公用算法代碼，就可以實(shí)現(xiàn)多通道的應(yīng)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(shù)：內(nèi)嵌函數(shù)和數(shù)據(jù)對(duì)齊。
(1)內(nèi)嵌函數(shù)
所謂的函數(shù)內(nèi)嵌，是指用函數(shù)的本體代替函數(shù)的調(diào)用這一過程。這項(xiàng)技術(shù)去掉了復(fù)雜的函數(shù)調(diào)用過程來提高函數(shù)的執(zhí)行效率，而付出的代價(jià)是增加了代碼所占用的空間。
