ARM Cortex-M的音頻性能解析
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本節將探討ARM低功耗高性能微控制器Cortex-M3內核的功能，然后討論Cortex-M系列的最新處理器內核M4的功能。Cortex-M系列內核的功能及示例指令和循環(huán)如表2所列。
Cortex-M3功能：采用高精度MAC單元，可提供最高32位乘以32位數據的乘法精度，得出64位累加結果。其他有利功能包括DSP指令、范數計算輔助指令、分支推測、因Thumb-2的高代碼密度以及硬件除法指令。這些功能都有利于音頻處理。
Cortex-M4功能：Cortex-M4內核是Cortex-M3的升級產(chǎn)品，除了繼承全部現有功能外，還增加了單循環(huán)MAC單元和浮點(diǎn)單元(FPU)等額外功能。MAC單元只需要1個(gè)循環(huán)，即使對于最高精度運算也是如此，將32位乘以32位，得出64位累加結果。增加了具有SIMD功能的DSP指令和高精度MAC單元等新功能，Cortex-M4就是一種具有DSP功能的微控制器，即數字信號控制器(DSC)。這些功能對于音頻處理非常有利，因為需要高精度來(lái)保持透澈的音質(zhì)。
表2：Cortex-M3和Cortex-M4功能、指令及循環(huán)示例。
音頻處理傳統上在數字信號處理器(DSP)上實(shí)施，而由通用處理器(GPP)負責系統相關(guān)的功能。隨著(zhù)Cortex-M系列的問(wèn)世，由于這些處理器完全適合音頻處理應用，音頻可在這些內核上獲得高效實(shí)施而無(wú)需DSP。
音頻模塊代碼示例
現在，我們將展示一些不同音頻處理部件(音頻解碼器、編碼器、后處理及通用信號處理等)的例程的代碼示例。代碼段內用粗體字表示的指令是最新引入Cortex-M4的。每條指令的循環(huán)次數在括號中給出。表格概述了每個(gè)示例所用的總循環(huán)、所需的指令數及所用的寄存器。
窗口重疊加法模塊
重疊加法窗口化是大多數音頻解碼器采用的典型模塊。它以MAC運算為主，屬于計算密集型。圖4所示為此模塊的運算處理流程。此例的實(shí)施方案在等式1中給出。
圖4：窗口重疊加法模塊圖。
等式1：窗口重疊加法模塊。
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