基于TI C6000系列DSP的C／C++程序優(yōu)化技術(shù)

摘 要：在現代DSP的開(kāi)發(fā)中，越來(lái)越多地采用C／c++作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，而C／C++程序的優(yōu)化成為DSP’軟件開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節。在此介紹TI C6000的軟件開(kāi)發(fā)流程，重點(diǎn)討論C6000系列的C／C++程序優(yōu)化技術(shù)，包括優(yōu)化流程，C／C++代碼優(yōu)化方法，編寫(xiě)線(xiàn)形匯編代碼優(yōu)化方法等。為DSP的C/C++軟件開(kāi)發(fā)提供了全面的程序優(yōu)化技術(shù)和方法，對實(shí)際系統的開(kāi)發(fā)具有重要的現實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：C6000；程序優(yōu)化；軟件流水；線(xiàn)性匯編

0 引 言
目前在DSP平臺上編程多使用匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言，為了追求代碼的高效，過(guò)去一般用匯編語(yǔ)言來(lái)編制。DSP程序匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)潔高效，能夠直接操作DSP的內部寄存器、存儲空間、外設，但可讀性、可修改性、可移植性較差；隨著(zhù)DSP應用范圍不斷延伸，應用的日趨復雜，匯編語(yǔ)言程序在可讀性、可修改性、可移植性和可重用性的缺點(diǎn)日益突出，軟件需求與軟件生產(chǎn)力之間的矛盾日益嚴重。引入高級語(yǔ)言(如C語(yǔ)言，C++，Java)，可以解決該矛盾。在高級語(yǔ)言中，C語(yǔ)言是一種較為高效的高級語(yǔ)言，在可讀性、可移植性等方面優(yōu)于匯編指令。各個(gè)DSP芯片公司都相繼推出了相應的C語(yǔ)言編譯器。
但由于DSF結構的特殊性，使得該平臺上的C語(yǔ)言編譯器無(wú)法充分發(fā)揮DSP器件的性能優(yōu)勢。同樣功能的C語(yǔ)言程序，效率往往只有直接書(shū)寫(xiě)的匯編程序的幾分之一甚至幾十分之一，因此有必要根據DSP的特性對C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

l TMS320C6000處理器介紹
TMS320C6000是TMS320系列產(chǎn)品中的新一代高性能DSP芯片，共分為兩大系列。其中定點(diǎn)系列為T(mén)MS320C62xx和TMS320C64xx；浮點(diǎn)系列為T(mén)MS320C67xx。由于TMS320C6000的開(kāi)發(fā)主要面向數據密集型算法，它有著(zhù)豐富的內部資源和強大的運算能力，所以被廣泛地應用于數字通信和圖像處理等領(lǐng)域。
C6000系列CPU中的8個(gè)功能單元可以并行操作，并且其中兩個(gè)功能單元為硬件乘法運算單元，大大地提高了乘法速度。DSP采用具有獨立程序總線(xiàn)和數據總線(xiàn)的哈佛總線(xiàn)結構，僅片內程序總線(xiàn)寬度就可達到256位，即每周期可并行執行8條32位指令；片內兩套數據總線(xiàn)的寬度分別為32位；此外，DSP還有一套32位DMA專(zhuān)用總線(xiàn)用于傳輸。靈活的總線(xiàn)結構使得數據瓶頸對系統性能的限制大大緩解。C6000的通用寄存器組能支持32位和40位定點(diǎn)數據操作，另外C67xx和C64xx還分別支持64位雙精度數據和64位雙字定點(diǎn)數據操作。除了多功能單元外，流水技術(shù)是提高DSP程序執行效率的另一主要手段。由于TMS320C6000的特殊結構，功能單元同時(shí)執行的各種操作可由VLlW長(cháng)指令分配模塊來(lái)同步執行，使8條并行指令同時(shí)通過(guò)流水線(xiàn)的每個(gè)節拍，極大地提高了機器的吞吐量。

2 C6000軟件開(kāi)發(fā)流程
圖1為C6000的軟件開(kāi)發(fā)流程圖。圖中陰影部分是開(kāi)發(fā)C代碼的常規流程，其他部分用于輔助和加速開(kāi)發(fā)討程．

C／C++源文件首先經(jīng)過(guò)C／C++編譯器(C／C++cornpiler)轉換為C6000匯編源代碼。編譯器、優(yōu)化器(optimizer)和交疊工具是C／C++編譯器的組成部分。編譯器使用戶(hù)能一步完成編譯、匯編和連接；優(yōu)化器調整合修改代碼以提高C程序的效率；交疊工具把C／C++語(yǔ)句和對應的匯編語(yǔ)句交疊列出。