基于TI C6000系列DSP的C／C++程序優(yōu)化技術(shù)

3 程序優(yōu)化流程及方法
3．1 程序優(yōu)化階段
由于DSP應(yīng)用的復(fù)雜度，在用C語(yǔ)言進(jìn)行DSP軟件開(kāi)發(fā)時(shí)，一般先在基于通用微處理器的PC機(jī)或工作站上對(duì)算法進(jìn)行仿真，仿真通過(guò)后再將C程序移植到DSP平臺(tái)中。
所以，DSP的軟件開(kāi)發(fā)與優(yōu)化流程主要分為3個(gè)階段：C代碼開(kāi)發(fā)階段；C代碼優(yōu)化階段；手工匯編代碼重編寫(xiě)階段。如圖2所示。

在圖2中，第一階段：沒(méi)有C6000知識(shí)的用戶(hù)能開(kāi)發(fā)自己的C代碼，然后使用CCS中的代碼剖析工具，確定C代碼中可能存在的低效率段，為進(jìn)一步代碼優(yōu)化做好準(zhǔn)備。第二階段：C代碼優(yōu)化階段。在這個(gè)階段，主要利用intrinsics函數(shù)以及編譯器編譯選項(xiàng)來(lái)提高代碼的性能。優(yōu)化后利用軟件模擬器檢查代碼的效率，如仍不能達(dá)到期望的效率，則進(jìn)入第三階段。第三階段：寫(xiě)線(xiàn)性匯編優(yōu)化。在這個(gè)階段中，用戶(hù)把最耗費(fèi)時(shí)間的代碼抽取出來(lái)，重新用線(xiàn)性匯編寫(xiě)，然后使用匯編優(yōu)化器優(yōu)化這些代碼。在第一次寫(xiě)線(xiàn)性匯編時(shí)，可以不考慮流水線(xiàn)和寄存器分配。然后，提高線(xiàn)性匯編代碼性能，往代碼中添加更多的細(xì)節(jié)，如分配寄存器等。由于這一階段所需的時(shí)間要比第二階段多，所以整個(gè)代碼的優(yōu)化盡量放在第二階段來(lái)完成，而少使用線(xiàn)性匯編代碼優(yōu)化。
3．2 C／C++代碼優(yōu)化方法
為了使C／C++代碼獲得最好的性能，可以使用編譯選項(xiàng)、軟件流水、內(nèi)聯(lián)函數(shù)和循環(huán)展開(kāi)等方法來(lái)對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，以提高代碼執(zhí)行速度，并減小代碼尺寸。
3．2．1 編譯器選項(xiàng)優(yōu)化
C／C++編譯器可以對(duì)代碼進(jìn)行不同級(jí)別的優(yōu)化。高級(jí)優(yōu)化由專(zhuān)門(mén)的優(yōu)化器完成，低級(jí)的和目標(biāo)DSP有關(guān)的優(yōu)化由代碼生成器完成。圖3為編譯器、優(yōu)化器和代碼生成器的執(zhí)行圖。

當(dāng)優(yōu)化器被激活時(shí)，將完成圖3所示的過(guò)程。C／C++語(yǔ)言源代碼首先通過(guò)一個(gè)完成預(yù)處理的解析器(Parser)，生成一個(gè)中間文件(．if)作為優(yōu)化器(Optimi-zer)的輸入。優(yōu)化器生成一個(gè)優(yōu)化文件(．opt)，這個(gè)文件作為完成進(jìn)一步優(yōu)化的代碼生成器(Code Genera-tor)的輸入，最終生成匯編文件(．a(chǎn)sm)。
最簡(jiǎn)單執(zhí)行優(yōu)化的方法是采用cl6x編譯程序，在命令行設(shè)置一On選項(xiàng)即可。n是優(yōu)化的級(jí)別(n為0，1，2，3)，它控制優(yōu)化的類(lèi)型和程度。
3．2．2 軟件流水優(yōu)化
軟件流水是編排循環(huán)指令，使循環(huán)的多次迭代并行執(zhí)行的技術(shù)。使用一02和一03選項(xiàng)編譯C／C++程序時(shí)，編譯器就從程序中收集信息，嘗試對(duì)程序循環(huán)做軟件流水。
圖4顯示一個(gè)軟件流水循環(huán)。圖4中A，B，C，D和E表示1次迭代中的各條指令；A1，A2，A3，A4和A5表示一條指令執(zhí)行的各階段。循環(huán)中，一個(gè)周期最多可并行執(zhí)行5條指令，即圖中陰影部分所示的循環(huán)核(Loop Kernel)部分。循環(huán)核前面的部分稱(chēng)為流水循環(huán)填充(Pipelined Loop Prolog)，循環(huán)核后面部分稱(chēng)為循環(huán)排空(Pipelined Loop Epilog)。