优化编程的几个方法[转贴]
使用TMS320C6000进行程序设计时，首先的感觉是汇编指令集太小了。C6000在设计时采用了一种类RISC机的结构，运算速率特别快，但是指令集却非常简单。象DSP算法中常用的乘加指令、循环操作指令等，在C54x和C3x中两条指令就可以完成的功能，而在C6000中却需要一个循环体，所以它的程序设计一般比较复杂。要想充分发挥C6000的运算能力，必须从它的硬件结构出去，最大限度地利用八个功能单元，使用软件流水线，尽量让程序无冲突的并行执行。
并行处理的长处在于，在处理彼此之间没有承接关系的运算时，在CPU资源允许的情况下可以并行完成。但对于前后有承接关系或者判断、跳转频繁的情况，就无法发挥并行的优势。一般循环体都满足并行处理的条件，并且循环体往往是程序中耗时最长的地方。因此进行C6000应用开发时应将优化重点放在循环体上。为了降低开发难度，C6000提供了很多在高级语言（如ANSI C）一级对程序进行优化的方法。在应用满足实时性处理要求时，应尽量采有这种方法。但是这种方法的效率比较低，C语言优化最好的例子是点乘，这种循环使用C语言进行优化可以百分之百地的利用CPU资源，程序的并行性达到最好。但是我们在做20点的点乘时发现它耗时是汇编语言程序的3倍。所以如果系统的实时性要求比较高，就不能使用这种优化方法了。
这时可以考虑使用线性汇编语言进行开发。线性汇编语言是TMS320C6000中独有的一种编程语言，介于高级语言和低级语言之间。因为在用手写汇编语言进行应用开发时，开发者除了要精通C6000的指令系统之外，还必须为指令分配功能单元、考虑指令的延这和功能单元之间的配合以及合理分配使用32个寄存器，才能写出高效的并行指令，发挥C6000的威力。上面任何一个方面出现问题，都会严重影响算法的效率。
线性汇编语言的指令系统和汇编语言的指令系统完全相同，但是它有自己的汇编优化器指令系统，用于和汇编性汇编语言时不需要考虑指令的延时、寄存器的使用和功能单元的分配，完全可以按照高级语言的方式进行编写。当然由于它不是高级语言，有许多编程的限制。例如，在优化循环体时，不能使用跳转到循环体之外的跳转指令；另外计数顺只能使用减计数，如果使用加计数，优化器将不能工作等等。但总的说来，它的代码效率远远高于高级语言，而且开发难度和开发周期比汇编语言要小得多。
在实际开发过程中需要具体情况具体分析，选择一种高效、快捷的开发方法。以下结合应用开发中的几个模块来简述我们使用的优化方法。
1 使用汇编语言进行
使用汇编语言进行并行编程难度比较大。但在有些情况下，程序中数据有非常强的承接关系，并且该程序体逻辑关系清楚，使用的寄存器不超过32个，这时直接使用汇编语言实现，效率会更高。另外，有些使用C语言比较难实现的运算函数，在C6000的汇编指令集中可能有专用DSP指令，这时就可以直接使用汇编语言实现。
使用汇编语言进行编程时特别需要注意的是C6000指令的延迟情况，有些指令并不是立刻就能得到结果。C6000指令集中有延迟的指令如表1所示。
表1 C6000的有延迟指令
指令类型 延时长度（时钟周期）
Branch（跳转） 5
Load（从存储器中取数据） 4
Multiply（乘法） 1
例1 32位归一化函数morm_1()
short morm_1(long L_var1)
{short var_out;
if (L_var1= = 0L){
var_out = (short)0;
}
else {
if (L_var1= = (logn)0xffffffffL{
var_out = (short)31;
}
else {
if (L_var1< 0L) {
L_var1 = ~L_var1;
}
for(var_out=(short)0;L_var1<(long)0x40000000L;
var_out++){
L_var1 <<= 1L;
}}}
return(var_out);
}
使用汇编语言进行优化；
.global norm_1
_norm1:
B B3
CMPEQ 0,A4,B0
[!B0] NORM A4,A4
NOP 3
消耗时间（时钟周期）：C语言norm_1()为723；汇编语言为11。
2 使用线性汇编语言重写整个函数
对于某些以循环体为主的函数可以使用线性汇编语言重写整个函数。使用汇编优化器进行优化之后，效率是非常高的。
下面例子是算法中计算帧能量的函数，其中包含两个单循环体。进行优化时，首先要确定循环的次数。对于循环次数是变量的情况，优化器不进行并行优化；其次尽量减少数据存取次数，例如以32位存取指令对16位数据进行存取，可以节省一增的存取周期。仔细观察C代码，会发现两次循环次数相同。第二个循环要用到第一个循环的结果，因此可以将两个循环合并在一起，这样就避免了在第二个循环中再从存储器中取结果，减少了一半的Load操作。
Long Comp_En(short *Dpnt)
{ int i;
long Rez;
short Temp[60];
for (i=0;i<60;i ++) Temp [i] = shr(Dpnt[i],(short) 2);
Rez=(long) 0;
for (i=0; i <60; i ++) Rez=L_mac(Rez,Temp[i],Temp[i]);
return Rez;
}
相应的线性汇编程序如下：
.global _Comp_En ;函数名定义，对c变量前加_
_Comp_En .cproc Dpnt;函数头定义，Dpnt是参数
.reg Rez,Rez1,Rez2,1 ;寄存器定义，不必考虑实际的寄存器分配
.reg t1,t2,x1,c1,m1,m2
zero Rez
zero Rez1
zero Rez2
mv Dpnt,c1
mvk 30,i ；确定循环次数。因为用LDW代替LDH，循五环次数减少一半。
loop1 .trip 30
ldw *c1++,x1
sh1 x1,16,t1
shr t1,2,t1
shr x1,2,t2 ；将两个循环合在一起，又减少了一半的从内存取数据的时间。
smpyh t1,t1,m1
smpyh t2,t2,m2
sadd Rez1,m1,Rez1
sadd Rez2,m2,Rez2
[i] sub i,1,i ;循环计数器从30递减
[i] b loop1
sadd Rez1,Rez2,Rez
.return Rez
.endproc
消耗时间（时钟周期）：C语言为32971；线性汇编语言为93。
3 使用线性汇编改写复杂函数中的循环体
当函数的逻辑关系复杂，判断、跳转、函数调用情况特别多时，上面方法的效果就会在打折扣。这时可以使用线性汇编将其中的循环部分改写成一个函数，以优化后的函数调用代替环部分，而不是优化整个复杂函数
