基于TI C6000系列DSP的C／C++程序優化技術

摘 要：在現代DSP的開發中，越來越多地采用C／c++作為開發語言，而C／C++程序的優化成為DSP’軟件開發的重要環節。在此介紹TI C6000的軟件開發流程，重點討論C6000系列的C／C++程序優化技術，包括優化流程，C／C++代碼優化方法，編寫線形匯編代碼優化方法等。為DSP的C/C++軟件開發提供了全面的程序優化技術和方法，對實際系統的開發具有重要的現實意義。
關鍵詞：C6000；程序優化；軟件流水；線性匯編

0 引 言
目前在DSP平臺上編程多使用匯編語言與C語言，為了追求代碼的高效，過去一般用匯編語言來編制。DSP程序匯編語言簡潔高效，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DSP應用范圍不斷延伸，應用的日趨復雜，匯編語言程序在可讀性、可修改性、可移植性和可重用性的缺點日益突出，軟件需求與軟件生產力之間的矛盾日益嚴重。引入高級語言(如C語言，C++，Java)，可以解決該矛盾。在高級語言中，C語言是一種較為高效的高級語言，在可讀性、可移植性等方面優于匯編指令。各個DSP芯片公司都相繼推出了相應的C語言編譯器。
但由于DSF結構的特殊性，使得該平臺上的C語言編譯器無法充分發揮DSP器件的性能優勢。同樣功能的C語言程序，效率往往只有直接書寫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語言編寫的程序進行進一步的優化。

l TMS320C6000處理器介紹
TMS320C6000是TMS320系列產品中的新一代高性能DSP芯片，共分為兩大系列。其中定點系列為TMS320C62xx和TMS320C64xx；浮點系列為TMS320C67xx。由于TMS320C6000的開發主要面向數據密集型算法，它有著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域。
C6000系列CPU中的8個功能單元可以并行操作，并且其中兩個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和數據總線的哈佛總線結構，僅片內程序總線寬度就可達到256位，即每周期可并行執行8條32位指令；片內兩套數據總線的寬度分別為32位；此外，DSP還有一套32位DMA專用總線用于傳輸。靈活的總線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位雙字定點數據操作。除了多功能單元外，流水技術是提高DSP程序執行效率的另一主要手段。由于TMS320C6000的特殊結構，功能單元同時執行的各種操作可由VLlW長指令分配模塊來同步執行，使8條并行指令同時通過流水線的每個節拍，極大地提高了機器的吞吐量。

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

C／C++源文件首先經過C／C++編譯器(C／C++cornpiler)轉換為C6000匯編源代碼。編譯器、優化器(optimizer)和交疊工具是C／C++編譯器的組成部分。編譯器使用戶能一步完成編譯、匯編和連接；優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++語句和對應的匯編語句交疊列出。