DSP汇编指令学习笔记.doc

Knowledge问题谁在DSP的汇编语言中加入了NOP指令?NOP指令加入的条件是什么?AboutDSPDSP是实时数字信号处理的核心和标志。DSP分为专用和通用两种类型。专用DSP一般采用定点数据结构(一般不支持小数),数据结构简单,处理速度快;通用DSP灵活性好,但是处理速度有所降低。DSP采用取指、译码、执行三个阶段的流水线(Pipeline)技术,缩短了执行时间,提高了运行速率。DSP具有8个Functionalunit,如果并行处理的话,以600MHz的时钟计算,如果执行的指令是singlecycle指令,则可以4800MIPS(指令每秒)。DSP的8个functionalUnit,具有独特的功能,对滤波、矩阵运算、FFT(傅里叶变换)具有哈弗结构把指令空间与数据空间隔离的存储方式。这样实现是为了实现指令的连续读取,而实现pipeline流水线结构。传统哈弗结构:两个独立的存储空间,还使用独立总线。让取指与执行存储独立,加快执行速度。改进型哈弗结构:指令与数据的存储空间还是独立的。但是使用公共的总线(地址总线与数据总线)。这样实现的原因是因为出现了CACHE,数据的存储动作大部分被内部的CACHE总线承接了,所以总线冲突的情况会大大减少。同时让总线的结构与控制变得简单,CACHE存储的速度也明显快于外设存储器。冯诺依曼结构:是指令空间与数据空间共享的存放方式。它不能实现pipeline的执行过程。Pipeline(流水线)技术是把指令的取指-译码和指令的执行独立开来的技术。虽然每条指令的过程还是要经过取指-译码-执行三个阶段最少3个CPUCycle。但是多个指令同时并行先后进行,保证总体的指令吞吐速率理想情况下可以保证在每个指令只要一个CPUCYCLE。Pipeline技术必须要有哈弗结构支持,即必须把指令空间与数据空间隔离存放。流水线阻断流水线中阻断现象也十分普遍,下面就各种阻断情况下的流水线性能进行详细分析。流水线阻断总体有两种情况:资源冲突阻断:如果前一指令的某Stage与后一指令某Stage在同一个Cycle执行,但是前一指令此Stage占用了后一指此Stage的资源,则后一指令此Stage的工作会被延迟执行。被延迟执行的动作会停留在前一个Stage状态,则前一个Stage的状态就不能进入新的指令的动作。依次前推,则总有一个取指Stage的指令被阻断,那么其后一个指令也被阻断而不能被取指。所以,每产生一个Cycle的阻断,就会让CPU的执行延迟一个Cycle。即此指令后面的所有指令都会被延迟一个Cycle被执行。解决的方法是:使用Cache让存放变得更快;变量集群使用,记录减少变量存放到memory的需要。跳转阻断:跳转阻断有很多情况产生,比如函数调用/返回,循环的break/continue,if等条件判断,循环跳转,中断跳转的产生。一旦某条指令要进行跳转时,它就会设置LR寄存器,阻止后续的指令进入执行Stage,并修改PC指针,执行跳转后的目标代码。解决的方法是:减少循环、条件判断、分支结构的使用。DSPPipeline技术DSP具有8个独立的执行单元,所以每个CYCLE可以执行8条指令(要求其总线宽度是256bit)。即DSP是8个pipeline并行处理的技术。所以DSP每个阶段取8个指令,然后在译码阶段把8个指令分配到8个执行单元去处理。所以必须保证被同时取的指令之间没有相关性(即一个指令的执行不需要其他指令的结果参与),否则会得到错误的结果。所以,DSP引入了NOP指令,如果不能实现这一的要求,则DSP的编译器,则DSP优化器会在其编译的指令后面添加NOP指令。表示此Cycle不能执行8条有效指令,只能擦入空指令。则这样就会有某些执行单元在此CYCLE空闲了。DSPPipeline阻断DSPPipleline的阻断处理相对比较复杂一些,因为它涉及到8独立执行单元的阻断。资源冲突阻断:如果某个Unit因为资源冲突阻断,或者因为一个指令需要多个Cycle执行。则此Unit会被阻断。当某个Unit被阻断时,其上一个阶段的指令就不能往下传递。一直阻断到此Unit的取值动作。所以当有阻断发生是,FG并不会请求8条指令,而是请求1-7条,或者不请求(8个Unit全部阻断了)。这样没有被阻断的Unit还是能够充分运行的。跳转阻断:-,则需要在这个指令后面跟N个NOP指令(对于那些自身不带NOP的指令,比如B)(但是对于BNOP则不需要的)。通过寄存器的定位技巧查看NRP寄存器的值,则可以直接查看在哪个周期的指令异常了