獨(dú)立于硬件技術(shù)的XC166單片機(jī)的DSP程序優(yōu)化方法

　XC166單片機(jī)的指令流水線存在著不可避免的阻塞現(xiàn)象，MAC單元指令也一樣。盡管在硬件設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)采用了專用模塊來(lái)減少阻塞，但有些阻塞是不可避免的，從程序優(yōu)化的角度來(lái)說(shuō)，可以充分利用指令流水線阻塞現(xiàn)象，通過(guò)重排指令流水線上的指令，消除阻塞，以使得程序的運(yùn)行時(shí)間縮短，從而達(dá)到優(yōu)化的目的。

　　通常DSP優(yōu)化方法可以分為兩類：一類是與芯片相關(guān)的，另一類是與芯片無(wú)關(guān)的。與芯片無(wú)關(guān)的優(yōu)化方法獨(dú)立于單片機(jī)硬件，適用于所有單片機(jī)及DSP處理器，下面根據(jù)使用XC166單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)一些優(yōu)化DSP程序的方法。

　　1 通用優(yōu)化方法

　　1.1 數(shù)據(jù)組處理

　　數(shù)據(jù)組處理的基本思想是通過(guò)成組的處理數(shù)據(jù)，以節(jié)約每次調(diào)用處理子程序所需的附加指令。數(shù)據(jù)組處理可以在C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言程序中實(shí)現(xiàn)。一般而言，對(duì)于開(kāi)發(fā)DSP程序，最常用的程序語(yǔ)言為C和匯編。下面分別介紹如何在C和匯編程序中使用數(shù)據(jù)組處理優(yōu)化方法。

　　(1)C程序

　　在C環(huán)境中開(kāi)發(fā)DSP程序，通常算法本身由匯編編寫(xiě)，以便優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。C主程序通過(guò)調(diào)用匯編實(shí)現(xiàn)的核心處理子程序來(lái)完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理。核心處理子程序有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一種是數(shù)組處理，另一種是單值處理，假設(shè)單值處理子程序的核心部分與數(shù)組處理子程序的核心部分所需機(jī)器周期相同，并且調(diào)用子程序的前期處理需M個(gè)機(jī)器周期，后期處理需要N個(gè)機(jī)器周期，如果子程序被調(diào)用K次，那么理想情況下，數(shù)據(jù)組處理可以節(jié)約(K-1)(M+N)個(gè)機(jī)器周期，如圖1所示。

　　(2)匯編程序

　　在匯編程序中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組處理有多種方法，比如數(shù)組操作，數(shù)組讀入/寫(xiě)出等。

　　1、數(shù)組操作。數(shù)組操作是將多個(gè)不同的短操作數(shù)裝入一個(gè)長(zhǎng)位數(shù)的寄存器，然后進(jìn)行運(yùn)算操作。比如，1個(gè)16位的寄存器可以裝入2個(gè)8位的來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)。下面舉例說(shuō)明數(shù)據(jù)組處理在匯編程序中的應(yīng)用。

　　2、數(shù)組讀入寫(xiě)出。這種方法是將多個(gè)短操作數(shù)合并為一個(gè)長(zhǎng)操作數(shù)后進(jìn)行讀入/寫(xiě)出操作，如上面例子中的輸入/輸出部分。

　　1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器交織

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器交織的目的是通過(guò)重新排列數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的位置，以使得程序讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)間最短，比如有2個(gè)8位的復(fù)數(shù)x和y，一般情況下，復(fù)數(shù)將按下列順序存入內(nèi)存：real(x)，image(x)，real(y)，image(y)。但如果想使得讀取復(fù)數(shù)的實(shí)部更容易，可以把數(shù)據(jù)重新排列如下：real(x)，real(y)，image(x)，image(y)，如圖2所示。

　　1.3 循環(huán)展開(kāi)

　　循環(huán)展開(kāi)是一種非常傳統(tǒng)的程序優(yōu)化方法，可以用于所有程序優(yōu)化中，循環(huán)展開(kāi)的目的是通過(guò)重復(fù)循環(huán)中的程序，減少循環(huán)次數(shù)，從而減少循環(huán)判斷指令的執(zhí)行次數(shù)，以此來(lái)降低程序執(zhí)行所需的機(jī)器周期，下面舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明循環(huán)展開(kāi)在XC164CS單片機(jī)中的應(yīng)用。

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