隨著DSP技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,， DSP廠商紛紛推出了自己的高級語言編譯器，但編譯器編譯出的匯編代碼在保證正確性的前提下很難兼顧效率,。在一些實時性要求比較高的場合(如音視頻處理)必須對某些關(guān)鍵的算法和代碼進行優(yōu)化,。StarCore SC140這款DSP內(nèi)核在體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存取及運算上都與傳統(tǒng)的TI系列有明顯的差異,，它可以在原來的基礎(chǔ)上應(yīng)用一些比較有針對性的方法來大幅度提高程序優(yōu)化效率,。本文根據(jù)作者在SC140上開發(fā)AACPlus_v2音頻解碼器的經(jīng)驗，著重從C語言級和匯編代碼級兩方面探討其優(yōu)化方法,。
1 StarCore SC140體系結(jié)構(gòu)
　　StarCore SC140內(nèi)核包含三類功能單元：數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯單元(DALU),、地址生成單元(AGU)和程序序列器單元(PSEQ)。采用指令級并行技術(shù)(ILP),，共有6 個執(zhí)行單元,，包括4 個ALU和2個AGU，最多可以同時執(zhí)行6 條指令,，而且支持SIMD,。SC140 采用變長執(zhí)行組(VLES)模型，執(zhí)行過程以執(zhí)行組為單位,，采用由指令預(yù)取,、取址、指令分配,、地址生成和執(zhí)行組成的5 級流水線結(jié)構(gòu),。
　　SC140采用單一的內(nèi)存空間，在內(nèi)存和內(nèi)核之間有兩組數(shù)據(jù)總線和一組程序總線,，可以同時高速存取兩組數(shù)據(jù),。
2 SC140的優(yōu)化技術(shù)
2.1 Profile分析
　　將高級語言程序代碼用手工匯編優(yōu)化固然可以降低MIPS消耗，但同時也會帶來工作量的提高及出現(xiàn)改寫錯誤,。所以對程序進行Profile分析,，找出消耗MIPS比較集中的模塊或函數(shù)進行手工匯編優(yōu)化是十分必要的。
　　以音頻編碼器AACPlus_v2為例,，消耗MIPS集中的函數(shù),，即計算和循環(huán)集中的函數(shù)，主要包括dit_fft(快速傅立葉變換" title="快速傅立葉變換">快速傅立葉變換),、cplxAnalysisQmfFiltering(分解QMF濾波器),、cplxSynthesisQmfFiltering(合成QMF濾波器)等,。
　　另外還有一些函數(shù)，雖然占據(jù)MIPS的比重較大,，但本身計算并不是很復(fù)雜,，只是包含很多的判斷分支。這樣的函數(shù)用SC140手工匯編優(yōu)化的效率很低,，可以考慮在程序算法上優(yōu)化,。
2.2 C語言級的優(yōu)化
　　對既有的C代碼進行適當?shù)恼{(diào)整與變換，不僅可以提高編譯效率,，也可以為進一步手工匯編優(yōu)化鋪平道路,。
　　循環(huán)通常是程序中MIPS可以集中消耗的部分，要真正做好循環(huán)優(yōu)化,，必須要了解所用DSP的體系結(jié)構(gòu)和特點,，做到有的放矢。循環(huán)的優(yōu)化有三類：循環(huán)展開,、循環(huán)合并和循環(huán)拆分,，其中循環(huán)展開是使用頻率最高也是最有效的DSP優(yōu)化技巧。由于篇幅所限,，下面僅針對循環(huán)展開來說明具體的優(yōu)化方法,。
　　循環(huán)展開就是在循環(huán)內(nèi)部對循環(huán)體的內(nèi)容進行重復(fù)，從而減少循環(huán)次數(shù),。這樣做首先減少了循環(huán)跳轉(zhuǎn)的消耗,；其次可充分利用StarCore的結(jié)構(gòu)特點，即4個DALU和2個AGU實現(xiàn)并行,。當然,，這種優(yōu)化方法需要滿足一定的前提條件：
　　(1)前后循環(huán)體之間不能存在依賴關(guān)系；
　　(2)數(shù)據(jù)排列要滿足邊界關(guān)系,；
　　(3)每個循環(huán)體所需要的寄存器不大于DSP可提供的寄存器數(shù),；
　　(4)循環(huán)體的次數(shù)是展開因子的整數(shù)倍。
　　另外有兩個問題需說明：(1)針對SC140進行循環(huán)展開,，通常取展開因子為4,，因為SC140的4個ALU可以實現(xiàn)四條計算指令的并行,；(2)若要使用SIMD實現(xiàn)一條指令多個數(shù)據(jù)存取,，就要把存取數(shù)據(jù)的初地址放到8B的邊界上，這也是根據(jù)SC140的數(shù)據(jù)總線為64位決定的,。
2.3 匯編代碼級的優(yōu)化
　　C語言級的優(yōu)化固然可以使編譯器更有效率,，但在復(fù)雜操作下，編譯器無法代替人的統(tǒng)籌和分析,，生成的代碼會存在明顯的冗余,。對于一些關(guān)鍵的操作,，仍然需要通過手工匯編優(yōu)化提高其執(zhí)行速度。
2.3.1 利用硬件方式優(yōu)化程序
　　SC140中可以通過修改狀態(tài)寄存器來切換硬件的工作模式,。一些常見的DSP算法在這種硬件的支持下可以大大提高優(yōu)化效率,。
　　(1)fft倒位序
　　在數(shù)字信號處理過程中有一類與“順序”相關(guān)的操作，如快速傅立葉變換中常用的按時間抽取(dit-fft)算法等,，在程序中需要通過地址運算來實現(xiàn),。StarCore SC140針對這些運算提供了硬件尋址方式，減少了程序中的地址操作,。
　　在數(shù)字信號處理中有大量的fft運算,，以按時間抽取的基4圖基fft(dit-tukey fft, radix 4)為例，時域倒序輸入,，頻域順序輸出,。軟件實現(xiàn)程序中有相應(yīng)的倒序函數(shù)(一般是查表算法)來實現(xiàn)時域的倒序，而將其移植到DSP上會發(fā)現(xiàn)這一部分非常耗時,，甚至與fft本身的算法相差無幾,。正是在這樣的前提下，SC140提供了硬件上的倒序進位方式代替軟件倒序算法,，提高了fft的執(zhí)行效率,。其精髓就是將順序存放的時間采樣數(shù)據(jù)存入存儲區(qū)內(nèi)，對該存儲區(qū)使用SC140反向進位尋址方式(reverse-carry addressing),。順序和倒序的關(guān)系見表1(以32點fft為例),。