基于DSP的匯編程序優(yōu)化方案

1　引言
　　數(shù)字信號處理器（DSP）相對于模擬信號處理器有很大的優(yōu)越性，表現(xiàn)在精度高，靈活性大，可靠性好，易于大規(guī)模集成等方面。隨著半導體制造工藝的發(fā)展和計算機體系結構的改進，數(shù)字信號處理器的功能越來越強大，對信號處理系統(tǒng)的研究重點又重新回到軟件算法上，而不再像過去那樣過多地考慮硬件的可實現(xiàn)性。隨著DSP運算能力的不斷提高，能夠實時處理的信號帶寬也大大增加，數(shù)字信號處理的研究重點也由最初的非實時性應用轉向高速實時應用。
　　目前大多數(shù)DSP雖然都支持C語言編程，但是在實際工程應用中，最常用的方法是用C語言編寫流程控制。搭建工程框架，具體的算法模塊及比較耗時的功能模塊還是采用匯編語言來編寫。這是因為C語言雖然具有易讀性、可移植性等優(yōu)點，但是它不便于對系統(tǒng)硬件資源的直接控制，無法發(fā)揮DSP自身的特點，無法充分利用DSP系統(tǒng)結構中有限的資源。特別是在硬實時性系統(tǒng)中，用匯編語言進行編程可利用DSP自身硬件結構的特點對匯編程序進行優(yōu)化與精簡，往往能夠使一些復雜的算法和功能模塊在實時性方面取得非常好的效果。
　　2　匯編程序優(yōu)化
　　DSP的種類繁多。各類DSP都有其自身的硬件特點，而對DSP匯編程序進行優(yōu)化的過程就是根據(jù)程序自身特點充分利用DSP硬件資源的過程。因此，具體到不同的器件。其優(yōu)化方式也不盡相同。目前比較流行的大多數(shù)DSF，都支持程序并行和軟件流水，本文從這二方面出發(fā)，概括歸納出對匯編程序進行優(yōu)化的一般方法。希望能夠在對不同DSP匯編程序優(yōu)化的過程中提供一些思考方式上的切人點。為了易于說明，筆者提供了一些實例，這些例子均是用AD公司TSl01系列電路的匯編語言編寫的。
　　2.1 加強程序并行
　　程序的并行是匯編優(yōu)化的關鍵。但是，在開始進行任何優(yōu)化之前，必須了解從何處著手，首先了解瓶頸在何處。軟件的某些部分可能只執(zhí)行一次（初始化）或者只執(zhí)行少數(shù)幾次，費盡心思優(yōu)化此部分代碼并非明智之舉，因為獲得的整體節(jié)省效果是微乎其微。對程序的優(yōu)化應將主要力量集中在最為費時的部分。
　?。?） 循環(huán)展開達到并行
　　通過對大量DSP程序的研究?？梢园l(fā)現(xiàn)整個程序比較耗時的部分往往是在1個或幾個大的循環(huán)中。這些循環(huán)部分又往往可分為取數(shù)、處理、儲存處理結果3個順序執(zhí)行的步驟，這3個步驟有明顯的時間先后關系。只有取了數(shù)才能處理。處理后才能存儲結果，這種時間上的相互依賴性為程序的并行帶來了非常大的困難。
　　循環(huán)展開是最常用的一種優(yōu)化技巧。1次循環(huán)處理過程中的各語句是具有很強的時間先后順序的，但是在連續(xù)2次循環(huán)過程中的各種語句卻是相互獨立的，它們是以相同的語句處理不同的數(shù)據(jù)。因此可以采用將循環(huán)次數(shù)減半，每2次（也可以是3次、4次等，應根據(jù)具體情況來確定，同時循環(huán)次數(shù)要做相應改變）循環(huán)合并為1次循環(huán)過程的方法來使程序并行，提高效率。
　　例1是一段對圖像進行二值化的代碼的主要部分。是一段2次的循環(huán)，并未經(jīng)過優(yōu)化;實例2是將其循環(huán)展開，2次循環(huán)過程合并為1次循環(huán)的代碼段（這里假設其每行像素個數(shù)為偶數(shù)，如果不為偶數(shù)只需在內(nèi)循環(huán)外額外處理一個像素即可）;實例3是循環(huán)展開并進行優(yōu)化精簡后的代碼段。這3段代碼均用TSl01的匯編語言編寫，其中j4指向待處理的圖像;i5指向處理后的圖像;xrO、xrl分別為圖像行、列個數(shù);xr2為二值化的閾值，像素灰度值大于或等于該值的使其等于該值，而像素灰度值小于該值的設為零。
　　實例1：
　　
　　實例2：