H.264視頻編碼器在DSP上的實(shí)現與優(yōu)化

3.2 內存分配及Cache優(yōu)化

　　與PC機相比，DSP的程序數據存儲空間非常有限。因此，對于視頻編碼這種需要處理大量數據的程序而言，必須合理安排數據和程序的存儲方式，實(shí)現對存儲器的優(yōu)化。實(shí)驗表明，合理利用兩級緩存并配合低工作頻率外部存儲器，系統的效率能達到全部使用高工作頻率內部存儲器的80％～90％。

　　本文將占據較大空間的數據或使用頻率不高的程序放在片外存儲器中，啟用L2 Cache,調用C6000的芯片支持庫CSL中的CACHE-setL2Mode函數，將L2設置為198KB的SRAM和64KB的Cache模式。并根據H.264算法本身的結構，采取以下方法對存儲器進(jìn)行優(yōu)化：利用CCS的分析工具Profile分析C代碼，將反復調用的程序段(例如DCT變換和IDCT變換)放在片內程序存儲區中，把頻繁用到的數據段(如編碼表)放在片內數據存儲器中，把運用次數較少的程序和數據段放在片外存儲器中，避免對程序或數據進(jìn)行不必要的反復搬移。

　　在H.264編碼器運行過(guò)程中，由于一幀圖象的數據量很大，因此將參考幀和當前幀數據放到片外存儲器中，需要用到時(shí)，再將它們從外部存儲器搬到片內存儲器中，以提高程序的運行效率。

　　3.3 代碼優(yōu)化

　　進(jìn)行代碼優(yōu)化，先要找出程序的瓶頸，即占用CPU時(shí)間較多的代碼，然后對其進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。使用CCS提供的代碼剖析工具Profile可以統計顯示出程序中各個(gè)重要段和函數的運行時(shí)間，找出運算量較大的程序段，優(yōu)化這些程序段，對于提高算法的性能有巨大影響。

　?、?聯(lián)合使用-pm和-03編譯選項，對代碼進(jìn)行項目級的優(yōu)化：CCS提供了強大功能的編譯選項，從-O0到-O3共四級優(yōu)化。-O3編譯選項使能軟件流水和其他優(yōu)化方法，-pm選項從程序代碼角度，把整個(gè)項目的所有源程序聯(lián)合起來(lái)，作為一個(gè)模塊來(lái)處理。-pm和-03兩個(gè)選項聯(lián)合使用，能進(jìn)行一系列的優(yōu)化，并且代碼尺寸變小很多。

　?、?使用const、restrict 關(guān)鍵字修飾指針：const指示編譯器其修飾的指針所指向的內容不能修改；restrict指示編譯器其修飾的指針與其他指針指向的內容不會(huì )覆蓋，這些信息使兩個(gè)指針不會(huì )訪(fǎng)問(wèn)同一存儲器地址，可以消除存儲器之間的相關(guān)性，這樣可以并行執行多個(gè)數據的讀取和運算，使代碼運行達到昀大效率。

　?、?對短字長(cháng)數據使用寬長(cháng)度的存儲器訪(fǎng)問(wèn)（數據打包處理）：即當CPU執行一連串短型數據（如16bit數據）操作時(shí)，可將數據類(lèi)型設置為32bit長(cháng)度的int型，這樣可以一次性訪(fǎng)問(wèn)2個(gè)短型數據，然后使用C6000指令，同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)數據的操作，減少了對內存的訪(fǎng)問(wèn)，這比采用16bit長(cháng)度short型節約一半的時(shí)間。

　?、?循環(huán)展開(kāi)，把C語(yǔ)言中的循環(huán)打開(kāi)，把多循環(huán)變?yōu)樯傺h(huán)，減少循環(huán)嵌套，使得可能并行的指令增加，從而改進(jìn)軟件流水編排，改善代碼性能。

　?、?減少C函數的調用，盡量使用系統提供的內聯(lián)函數（intrinsics函數）代替C函數，C6000編譯器提供了許多intrinsics，是直接與C6000匯編指令映射的在線(xiàn)函數，可以快速優(yōu)化C代碼，這樣減少許多不必要的操作，提高代碼運算速度。

　?、?使用軟件流水技術(shù)，軟件流水是一種對循環(huán)中的指令進(jìn)行調度優(yōu)化的技術(shù)，利用軟件流水可生成非常緊湊的循環(huán)代碼。當編譯時(shí)采用-O2或-O3級別的優(yōu)化選項時(shí)，編譯器將對程序中的循環(huán)進(jìn)行軟件流水。通過(guò)軟件流水的優(yōu)化，可以大大提高循環(huán)代碼的效率，極大地實(shí)現指令的并行性。

　　3.4 匯編程序級優(yōu)化

　　通過(guò) profile clock工具找出效率很低的部分，使用線(xiàn)形匯編繼續優(yōu)化。線(xiàn)性匯編語(yǔ)言是 C6000系列 DSP獨有的一種編程語(yǔ)言，介于高級語(yǔ)言和低級語(yǔ)言之間。和標準的匯編語(yǔ)言不同的是，在編寫(xiě)線(xiàn)性匯編程序時(shí)可不必考慮指令的延時(shí)、指令的并行、寄存器的使用和功能單元的分配等，匯編優(yōu)化器將根據代碼的情況自動(dòng)確定這些信息。匯編程序優(yōu)化可通過(guò)對自動(dòng)編譯生成的匯編文件進(jìn)行修改而進(jìn)行。匯編優(yōu)化其實(shí)就是根據以上各個(gè)方面的特點(diǎn)，采取針對性的方法，以獲得盡可能高的程序效率。常用的匯編偽指令如下：

　?、?定義一個(gè)可被匯編優(yōu)化器優(yōu)化且可被 C/C++當做函數調用的線(xiàn)性匯編代碼段的偽指令：

　　label .cproc [ var1,[var2,…] ]

.endproc