獨立于硬件技術(shù)的XC166單片機的DSP程序優(yōu)化方法

　XC166單片機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)計時已經(jīng)采用了專用模塊來減少阻塞，但有些阻塞是不可避免的，從程序優(yōu)化的角度來說，可以充分利用指令流水線阻塞現(xiàn)象，通過重排指令流水線上的指令，消除阻塞，以使得程序的運行時間縮短，從而達到優(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，另一類是與芯片無關(guān)的。與芯片無關(guān)的優(yōu)化方法獨立于單片機硬件，適用于所有單片機及DSP處理器，下面根據(jù)使用XC166單片機的經(jīng)驗總結(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語言或匯編語言程序中實現(xiàn)。一般而言，對于開發(fā)DSP程序，最常用的程序語言為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)境中開發(fā)DSP程序，通常算法本身由匯編編寫，以便優(yōu)化實現(xiàn)。C主程序通過調(diào)用匯編實現(xiàn)的核心處理子程序來完成對數(shù)據(jù)的處理。核心處理子程序有兩種實現(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器周期相同，并且調(diào)用子程序的前期處理需M個機器周期，后期處理需要N個機器周期，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)個機器周期，如圖1所示。

　　(2)匯編程序

　　在匯編程序中實現(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/寫出等。

　　1、數(shù)組操作。數(shù)組操作是將多個不同的短操作數(shù)裝入一個長位數(shù)的寄存器，然后進行運算操作。比如，1個16位的寄存器可以裝入2個8位的來自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)。下面舉例說明數(shù)據(jù)組處理在匯編程序中的應用。

　　2、數(shù)組讀入寫出。這種方法是將多個短操作數(shù)合并為一個長操作數(shù)后進行讀入/寫出操作，如上面例子中的輸入/輸出部分。

　　1.2 數(shù)據(jù)存儲器交織

　　數(shù)據(jù)存儲器交織的目的是通過重新排列數(shù)據(jù)在存儲器中的位置，以使得程序讀寫數(shù)據(jù)的時間最短，比如有2個8位的復數(shù)x和y，一般情況下，復數(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數(shù)的實部更容易，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

　　循環(huán)展開是一種非常傳統(tǒng)的程序優(yōu)化方法，可以用于所有程序優(yōu)化中，循環(huán)展開的目的是通過重復循環(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)，以此來降低程序執(zhí)行所需的機器周期，下面舉一個例子來說明循環(huán)展開在XC164CS單片機中的應用。

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