一种C／C++程序优化技术的实现

作站上对算法进行仿真，仿真通过后再将C程序移植到DSP平台中。

所以，DSP的软件开发与优化流程主要分为3个阶段：C代码开发阶段；C代码优化阶段；手工汇编代码重编写阶段。如图2所示。

在图2中，第一阶段：没有C6000知识的用户能开发自己的C代码，然后使用CCS中的代码剖析工具，确定C代码中可能存在的低效率段，为进一步代码优化做好准备。第二阶段：C代码优化阶段。在这个阶段，主要利用intrinsics函数以及编译器编译选项来提高代码的性能。优化后利用软件模拟器检查代码的效率，如仍不能达到期望的效率，则进入第三阶段。第三阶段：写线性汇编优化。在这个阶段中，用户把最耗费时间的代码抽取出来，重新用线性汇编写，然后使用汇编优化器优化这些代码。在第一次写线性汇编时，可以不考虑流水线和寄存器分配。然后，提高线性汇编代码性能，往代码中添加更多的细节。

3.2 C／C++代码优化方法

为了使C／C++代码获得最好的性能，可以使用编译选项、软件流水、内联函数和循环展开等方法来对代码进行优化，以提高代码执行速度，并减小代码尺寸。

3.2.1 编译器选项优化

C／C++编译器可以对代码进行不同级别的优化。高级优化由专门的优化器完成，低级的和目标DSP有关的优化由代码生成器完成。图3为编译器、优化器和代码生成器的执行图。

当优化器被激活时，将完成图3所示的过程。C／C++语言源代码首先通过一个完成预处理的解析器（Parser），生成一个中间文件（。if）作为优化器（Optimi-zer）的输入。

最简单执行优化的方法是采用cl6x编译程序，在命令行设置一On选项即可。n是优化的级别（n为0，1，2，3），它控制优化的类型和程度。

3.2.2 软件流水优化

软件流水是编排循环指令，使循环的多次迭代并行执行的技术。使用一02和一03选项编译C／C++程序时，编译器就从程序中收集信息，尝试对程序循环做软件流水。

图4显示一个软件流水循环。图4中A，B，C，D和E表示1次迭代中的各条指令；A1，A2，A3，A4和A5表示一条指令执行的各阶段。循环中，一个周期最多可并行执行5条指令，即图中阴影部分所示的循环核（Loop Kernel）部分。

3.2.3 内联函数优化

通过下面的方法改进C语言程序，可使编译出的代码性能显着提高：

（1）使用intrinsics（内联函数）替代复杂的C／C++代码；

（2）使用字（Word）访问存放在32位寄存器的高16位和低16位字段的数据；

（3）使用双字访问存放在64位寄存器的32位数据（仅指C64xx／C67XX）。

C6000编译器提供了许多内联函数，它们直接对应着C62X／C64X／C67X指令可快速优化C代码。这些内联函数不易用C／C++语言实现其功能。内联函数用前下划线“_”特别标示，其使用方法与调用函数一样。例如C语言的饱和加法只能写为需要多周期的函数：

这段复杂的代码可以用_sadd（）内联函数实现，它是一个单周期的C6x指令。

result=_sadd（a，b）；

要提高C6000数据处理率，应使一条Load／STore指令能访问多个数据。C6000有与内联函数相关的指令，例如_add2（），_mpyhl（），_mpylh（）等，这些操作数以16位数据形式存储在32位寄存器的高位部分和低位部分。当程序需要对一连串短型数据进行操作时，可使用字1次访问2个短型数据，然后使用C6000相应指令来处理数据。相似的在C64x或C67x中，有时需要执行64位的LDDW来访问两个32位数据，4个16位数据，甚至8个8位数据。

3.2.4 循环展开

循环展开是改进性能的另一种，即把小循环的迭代展开，以让循环的每次迭代出现在代码中。这种方法可增加并行执行的指令数。

有3种使循环展开的方法：

（1）编译器自动执行循环展开；

（2）在程序中使用UNROLL伪指令建议编译器做循环展开；

（3）用户自己在C／C++代码中展开。

3.3 汇编优化

在对C／C++代码使用了所有的C／C++优化手段之后，如果仍然不满意代码的性能，就可以写线性汇编程序，然后用汇编优化器进行优化，生成高性能的代码。

3.3.1 写线性汇编

使用C6000的剖析工具（Profiling Tools）可以找到代码中最耗费时间的部分，就是这部分需要用线性汇编重写。线性汇编代码与汇编源代码相似，但是，线性汇编代码中没有指令延迟和寄存器使用信息。

写线性汇编代码时，需要知道：汇编优化器伪指令、影响汇编优化器行为的选项、TMS320C6000指令、线性汇编源语句语法、指定寄存器或寄存器组、指定功能单元、源代码注释等。

3.3.2 汇编优化器优化

汇编优化器的任务主要有：

（1）编排指令，最大限度的利用C6000的并行能力；

（2）确保指令满足C6000的延迟要求（Latency Requirements）；

（3）为源代码分配寄存器。

4 结