G.723.1標準算法在DSP上的優(yōu)化

　　線性匯編是TI提供的一種匯編語言，其指令系統(tǒng)和匯編語言的指令系統(tǒng)完全相同，但在編寫時不需要指定寄存器和操作單元，也不需要考慮延時的問題，因此編寫線性匯編相對要容易一些。

　　經(jīng)過以上的優(yōu)化后，音頻編碼程序在DM642上的運行狀況有了很大改善，但是經(jīng)測試仍然沒有到達可以接收的程度，而高級語言的效率幾乎發(fā)揮到了極致，所以在具體分析耗時大的模塊特點后，采用線性匯編語言重新編寫C代碼的低效率段程序，迸一步提高程序的執(zhí)行效率。

　　在編寫線性匯編優(yōu)化代碼的過程中，為了提高代碼執(zhí)行效率，我們需要遵循以下原則：

　　(1)寫并行代碼：通過使用匯編指令并行執(zhí)行的方法減少循環(huán)內(nèi)的執(zhí)行周期數(shù)，優(yōu)化線性匯編代碼。這里的關鍵問題是弄清指令相關性，只有不相關的指令才能并行執(zhí)行。辨別指令是否相關．可以使用相關圖。

　　(2)處理跳轉(zhuǎn)指令和轉(zhuǎn)移指令：匯編程序的一大特點就是頻繁地跳轉(zhuǎn)，當滿足不同的條件時，要求程序進行不同的操作，或跳到相應的位置。對于“大于”、“大于等于”、“小于”、“小于等于”等較為接近的邏輯判斷和處理，應慎重對待，否則將產(chǎn)生邏輯性錯誤，并且很難調(diào)試。當發(fā)生溢出需進行相應處理時，這種現(xiàn)象尤為突出。

　　(3)盡量減少循環(huán)體內(nèi)的指令數(shù)[7]：G.72.1的算法實現(xiàn)，有許多是在循環(huán)內(nèi)部完成的，有些地方如同定碼本搜索過程中，為了確定四個非0脈沖的位置和幅度，還用到了多重循環(huán)。在循環(huán)內(nèi)部，特別是在嵌套較深的循環(huán)內(nèi)部，減少一條指令可以大大降低程序的操作次數(shù)。例如。對于一個每重循環(huán)8次的四重嵌套循環(huán)，在最內(nèi)層循環(huán)每減少一條指令，整個程序可以少執(zhí)行84=4096語句。因此在設計程序時，能夠放在循環(huán)體外執(zhí)行的語句．盡量放在循環(huán)體外執(zhí)行。

　　(4)展開程序體：盡在一定條件下，盡量展開程序，以減少子程序的調(diào)用和返回次數(shù)，犧牲空問換取時間。

　　經(jīng)匯編優(yōu)化器優(yōu)化后，代碼效率比C語言直接編譯有明顯提高。

　　4 優(yōu)化工作的創(chuàng)新點

　　在對G.723.1的優(yōu)化中．本文在前人研究成果的基礎上，針對DSP C64xx系列芯片提}n了一些有價值的新方法。這些創(chuàng)新點在不同程度上提高了代碼的優(yōu)化速度和執(zhí)行效率，在語音編解碼的DSP實時實現(xiàn)中起到了關鍵性作用。下面，本文將以舉例的方式闡明一些經(jīng)典的方法。

　　(1)編寫連接命令文件．cmd

　　明確了系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)映射地址后，編寫連接器命令文件將部分調(diào)用次數(shù)較多的函數(shù)、堆棧段、數(shù)據(jù)段放入內(nèi)存：cmd文件內(nèi)容如下：

　　一L＼evmdm642_echocfg．cmd //連接CCS提供的連接命令文件

　　SECTIONS

　　{

　　．tahles>SDRAM

　?。甤init>ISRAM //將變量初值表放入內(nèi)存

　　. far >SDRAM

　　．const>ISRAM //將常數(shù)段放入內(nèi)存

　?。畃init>SDRAM

　　. tin >SDRAM

　?。畉ext>SDRAM

　?。畉est >ISRAM

　　}

　　一levmdm642bsl．lib　　　　　//連接庫文件

　　一levmdm642_edma_aic23．164 //連接驅(qū)動程序的庫文件

　　一lc6xlx_edma_mcasp．J64 //連接串口McASP的庫文件

　　其中.test是筆者在C程序內(nèi)用#pragma CODE_SECTION或DATA_SECTION自定義的段。

　　(2)高速緩沖寄存器Cache的使用

　　Cache即高速緩存，是位于CPU和片內(nèi)存儲器之間的規(guī)模小速度快的存儲器。Cache的工作原理是保存CPU中最常用的數(shù)據(jù)。當Cache中保存著CPU要讀寫的數(shù)據(jù)時，CPU直接訪問Cache。由于Cache的速度與CPU相當，CPU能在零等待狀態(tài)下迅速地實現(xiàn)數(shù)據(jù)存取。只有在Cache中不舍有CPU所需的數(shù)據(jù)時CPU才去訪問片內(nèi)存儲器。因此Cache的有效利用對整個程序速度的提高有著舉足輕重的作用。在主函數(shù)中加入以下代碼，使Cache使能：

　　CACHE_clean (CACHE_L2ALL,0,0}; //清除Cache內(nèi)原有內(nèi)容

　　CACHE_setL2Mode (CACHE_64KCACHE)； //設置Cache的大小為64K

　　CACHE_enableCaching (CACHE_EMIFA_CE00)； //Cache使能

　　添加以上代瑪后，測試速度由原來的20幀/s提高到了400幀／s。提高了將近20倍。

　　5 結(jié)束語

　　本文詳細分紹了G.723.1標準的DSP代碼優(yōu)化工作，重點描述了代碼優(yōu)化的方法和本課題的創(chuàng)新點．對于算法中的一些函數(shù)提出了獨創(chuàng)性改寫方法?；诰€性匯編的優(yōu)化以及Cache的有效利用使本課題的工作取得了顯著成果，在沒有降低音質(zhì)的情況下，實現(xiàn)了DSP的語音實時編解碼。

　　本文作者創(chuàng)新點：在對G.723.1的優(yōu)化中，針對TMS320DM 642 DSP系列芯片提出了一些有價值的新方法。例如：編寫連接命令文件．cmd和高速緩沖寄存器Cache的使用。這些創(chuàng)新點在不同程度上提高了代碼的優(yōu)化速度和執(zhí)行效率，在語音編解碼的DSP實時實現(xiàn)中起到了關鍵性作用。