DSP技术期末报告

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1、DSP技术期末报告班级：姓名：学号：成绩：日期：DSP技术期末报告摘要本文主要内容包括，结合DSP芯片的多总线结构论述DSP的流水执行机制，介绍了DSP技术在不同领域的应用并且与其他的一些技术手段对比分析了其优势劣势。一、结合DSP芯片的多总线结构论述DSP的流水执行机制数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessing)是一种运算密集型处理器，采用哈佛结构设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在不同的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。而且，DSP芯片内部嵌有硬件乘法器、累加器等功能单元，采用流水

2、线结构，具有良好的并行特性。然而，在DSP算法中存在大量的循环操作，要提高系统的并行性，就必须发掘循环中各循环体之间的指令级并行性(InstructionLevelParallelism，简称ILP)。目前，在这方面己经提出的技术有循环展开和软件流水等。其中，循环展开是通过多次复制循环体和调整循环中止代码，从而优化ILP和增大指令调度的作用范围。这种方法有两个缺点：(1)指令调度不能越过新的循环体，在产生的代码中就会有过多的注满与清空流水线的部分，效率不高；(2)展开次数不易确定，太少并行度不够，太多会导致代码长度过大。而软件流水

3、则避免了这些问题。[1]（1）DSP内部采用了多总线结构，这样可以保证在一个机器周期内多次访问程序空间和数据空间。在TMS320C54x内部有P、C、D、E四种16位总线，每种总线又包括地址总线和数据总线，可以在一个机器周期内从程序存储器取1条指令、从数据存储器读2个操作数或向数据存储器写1个操作数。⑴程序总线PB，1条程序总线用于传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数。⑵数据总线CB、DB和EB，将内部各单元连接在一起。其中CB和DB传送读自数据存储器的操作数，EB传送写到存储器的数据。⑶地址总线PAB、CAB、DAB和EAB

4、，用于传送执行指令所需的地址。程序读：PAB、PB、EB；程序写：PAB、EB；单数据读：DAB、DB；双数据读：CAB、DAB、CB、DB；长数据读：CABhw、DABlw、CB、DB；单数据写：EAB、EB；数据读/数据写：DAB、EAB、DB、EB；双数据读/系数读：PAB、CAB、DAB、PB、CB、DB；外设读：DAB、DB；外设写：EAB、EB。（2）软件流水描述。图1描述了一个软件流水循环。图中A、B、C、D和E表示一个循环体中的各条指令，II(InitiationInterval)称为启动间距，表示相邻两个循环体的

5、启动时刻差。在循环中，一个周期最多可以并行执行5次操作。软件流水过程可以分为三个阶段[2]，图中阴影部分称为循环核心期(LoopKernelPhase)，核心期前面执行的过程称为流水循环起始期(PipelinedLoopPrologPhase)，核心期后面执行的过程称为流水循环结尾期(PipelinedLoopEpilogPhase)。在起始期，每时钟周期启动一个新的循环体，流水渐渐满起来。在核心期中，所有的5个阶段并行执行，流水已满，达到了最大的并行度。在结尾期，每时钟周期结束一个循环体。从以上描述中，我们可以看出软件流水方法的

6、原理：一个单重循环调度(平坦调度，flatschedule)被划分为(在时间上)长度相等的d段，称作级数(stagecount，SC)。每隔II时间启动一个新的循环体，经过(d-1)×II时间后，有d个相继的循环体同时在执行，且依次位于对应循环体的第d段、第d-1段、…、第1段中。此后，软件流水进入循环核心期，即每隔II时间就有一个循环体流出，同时有一个新的循环体进入流水，使得每II时间段中执行的代码保持不变,循环体中的所有操作都在同时执行。所以，循环核心期也构成了一个稳态。图1(a)单循环源代码(b)单循环软件流水（3）软件流水

7、调度技术目前，针对软件流水己经提出了一系列的调度算法，主要包括模调(ModuloScheduling)、核心识别(KernelRecognition)及增强流水线调度(EnhancedPipelineScheduling，EPS)等三类。根据适用范围，这些算法可以分为直线型流水算法和复杂流水算法。直线流水算法仅适用于单循环结构，而复杂流水算法允许循环体中包含分支结构以及嵌套循环。按调度方式不同，又可分为限定性流水算法和通用型流水算法。限定型流水算法要求循环安放时，每次重复相同的调度方案和启动间隔，而通用流水算法则没有这种限制。[3

8、]二、DSP技术在不同应用领域的优劣势。（与其他的一些技术手段对比来分析）（1）DSP芯片DSP又叫数字信号处理器。顾名思义DSP主要用于数字信号处理领域。非常适合高密度。重复运算及大数据容量的信号处理。现在已经广泛应用于通信、便携式计算机和便携式