第5章 线性汇编优化代码PPT课件

第5章线性汇编优化代码,5.1汇编优化器选项与伪指令,5.2编写并行代码,5.3软件流水,5.4多周期循环的模迭代,5.5循环传递路径,5.6循环中的IF-Then-Else语句,5.7循环展开,5.8生命太长问题,5.9消除冗余取数,5.10存储体,5.11软件流水外循环,5.12同内循环一起条件执行外循环,5.13通用目标文件格式（COFF）,5.1汇编优化器选项与伪指令,（1）-on选项（2）-mt选项和no_mdep伪指令（3）.mdep伪指令（4）.mptr伪指令（5）.trip伪指令,5.2编写并行代码,5.2.1点积的C代码a)定点点积的C代码intdotp(shorta,shortb)intsum,i;sum=0;for(i=0;i15ADDpi_scaled,bi,ci;ci=(m*ai)15+biSTHci,*cptr+;存储cicntrSUBcntr,1,cntr;循环计数器递减cntrBLOOP;跳转到loop,5.4.2确定最小迭代间隔,1.展开的加权矢量和的C代码2.转换展开的内核循环为线性汇编3.确定新的最小迭代间隔,5.4.3画相关性图,图5-11把相关性图均匀分成了两个部分，最小迭代间隔为2。,5.4.4线性汇编资源分配,【例5.33】带资源分配的加权矢量和的线性汇编程序。LDW.D2*A4+,A2;ai跳转至loop,5.4.5模迭代间隔编排,1.资源冲突2.生命太长3.解决生命生命太长的问题4.安排剩余指令,5.4.6使用汇编优化器出来加权矢量和,例5.34为加权矢量和的线性汇编，该代码作为汇编优化器的输入，由汇编优化器产生软件流水循环。【例5.34】加权矢量和的线性汇编。,5.4.7最后汇编,该代码包括如下优化：,由于第次迭代的STHci+1与第+1次迭代的STHci并行执行，为防止STHci+执行次，而STHci执行次，对循环限定执行49次，但在循环退出后安排ADDci+1和STHci+指令；用于ADD指令的mask由MVK和MVKH指令设置；数组C的奇元素指针也在前面填充部分设置。【例5.35】加权矢量和汇编代码。,5.5循环传递路径,5.5.1将C代码的内核循环转换为线性汇编【例5.37】IIR内核循环的线性汇编。LDH*xptr+,xi;xi+1MPYc1,xi,p0;c1*xiLDH*xptr,xi+1;xi+1MPYc2,xi+1,p1;c2*xi+1ADDp0,p1,s0;c1*xi+c2*xi+1LDH*yptr+,yi;yiMPYc3,yi,p2;c3*yiADDs0,p2,s1;c1*xi+c2*xi+1+c3*yiSHRs1,15,yi+1;yi+1STHyi+1,*yptr;存储yi+1cntrSUBcntr,1,cntr;循环计数器递减cntrBLOOP;跳转至loop,5.5.2画相关性图,图5-15是IIR滤波器的相关性图，从存yi+1到取yi之间形成了一个循环传递路径，由于存取指令使用相同的存储器流水线。,5.5.3确定最小迭代间隔,1.画新的相关性图图5-16中所示是一个循环传递路径为4（2+1+1）的新的相关性图，因为MPYp2指令能够直接从寄存器中读取yi+1，因此循环传递路径可以减少6个周期，,5.5.3确定最小迭代间隔,2.新的TMS320C6x指令（内核循环）【例5.38】循环传递路径较小的IIR内核循环的线性汇编。LDH*xptr+,xi;xi+1MPYc1,xi,p0;c1*xiLDH*xptr,xi+1;xi+1MPYc2,xi+1,p1;c2*xi+1ADDp0,p1,s0;c1*xi+c2*xi+1MPYc3,y,p2;c3*yiADDs0,p2,s1;c1*xi+c2*xi+1+c3*yiSHRs1,15,y;yi+1STHy,*yptr+;存储yi+1cntrSUBcntr,1,cntr;循环计数器递减cntrBLOOP;跳转至loop,5.5.4线性汇编资源分配,【例5.39】带分配资源的IIR内核循环线性汇编。LDH.D1*A4+,A2;xi+1MPY.M1A6,A2,A5;c1*xiLDH.D1*A4,A3;xi+1MPY.M1XB6,A3,A7;c2*xi+1ADD.L1A5,A7,A9;c1*xi+c2*xi+1MPY.M2XA8,B2,B3;c3*yiADD.L2XB3,A9,B5;c1*xi+c2*xi+1+c3*yiSHR.S2B5,15,B2;yi+1STH.D2B2,*B4+;存储yi+1A1SUB.L1A1,1,A1;循环计数器递减A1B.S1LOOP;跳转至loop,5.5.5线模迭代间隔安排,表5-14是IIR滤波器的模迭代间隔表，表中SHR指令及时在周期10结束，以便下次迭代的MPYp2在周期11读取其结果。,5.5.6使用汇编优化器处理IIR滤波器,【例5.40】IIR滤波器的线性汇编。.global_iir_iir:.cprocx,y,c1,c2,c3.regxi,xi1,yi1.regp0,p1,p2,s0,s1,cntrMVK100,cntr;cntr=100LDH.D2*y+,yi1;yi+1LOOP:.trip100LDH.D1*x+,xi;xiMPY.M1c1,xi,p0;c1*xiLDH.D1*x,xi1;xi+1MPY.M1Xc2,xi1,p1;c2*xi+1ADD.L1p0,p1,s0;c1*xi+c2*xi+1MPY.M2Xc3,yi1,p2;c3*yiADD.L2Xs0,p2,s1;c1*xi+c2*xi+1+c3*yiSHR.S2s1,15,yi1;yi+1STH.D2yi1,*y+;存储yi+1cntrSUB.L1cntr,1,cntr;循环计数器递减cntrB.S1LOOP;跳转至loop.endproc,5.5.7最后汇编,例5.41是IIR滤波器的最后汇编代码，代码中，循环外有一个取y0指令，除此之外没有取y数组指令，执行该代码需要408个周期（4100）+8）。【例5.41】IIR滤波器的汇编代码。,5.6循环中的IF-Then-Else语句,5.6.1IF-Then-Else的C代码【例5.42】IF-Then-Else的C代码。intif_then(shorta,intcodeword,intmask,shorttheta)inti,sum,cond;sum=0;for(i=0;i15MPYa1,d,a2;a2=a1*dADDa2,a0,a3;a3=a2+a0ADDsum0,a3,sum0;sum0+=a3MPYbi,c,b0;b0=bi*cSHRb0,15,b1;b1=b015MPYb1,e,b2;b2=b1*eADDb2,b0,b3;b3=b2+b0ADDsum1,b3,sum1;sum1+=b3cntrSUBcntr,1,cntr;循环计数器递减cntrBLOOP;跳转到loop,5.8.3画相关性图,图5-19所示为生命太长代码相关性图，该算法包含3个各自独立的图，其中两个独立图中有分开的联合路径，从a0到a3与从b0到b3。,5.8.4确定最小迭代间隔,根据图5-19的相关性图和线性汇编指令可得出生命太长代码的资源表如表5-17所示。,5.8.4确定最小迭代间隔,图5-20是加MV指令的新相关图，该图左边的叉路由MV指令分成两段。,5.8.5线性汇编资源安排,例5.53是根据相关图得出的安排功能单元的线性汇编，此处使用了两个2x和一个1x通路，c、d、和e可以载入循环外的另一端寄存器中。【例5.53】生命太长代码的线性汇编。,5.8.6带MV指令的最后汇编,例5.54是带有MV指令的生命太长代码的最后汇编代码，执行该代码需要212个周期（200*100+11+1）。【例5.54】带有MV指令的生命太长代码的最后汇编代码。,5.9消除冗余取数,5.9.1转换C代码为线性汇编【例5.57】FIR滤波器内核循环的线性汇编。LDH.D2*x_1+2,x1;x1=xj+i+1LDH.D1*h+2,h0;h0=hiMPY.M1x0,h0,p00;x0*h0MPY.M1Xx1,h0,p10;x1*h0ADD.L1p00,sum0,sum0;sum0+=x0*h0ADD.L2Xp10,sum1,sum1;sum1+=x1*h0LDH.D1*x+2,x0;x0=xj+i+2LDH.D2*h_1+2,h1;h1=hi+1MPY.M2x1,h1,p01;x1*h1MPY.M2Xx0,h1,p11;x0*h1ADD.L1Xp01,sum0,sum0;sum0+=x1*h1ADD.L2p11,sum1,sum1;sum1+=x0*h1ctrSUB.S2ctr,1,ctr;循环计数器递减ctrB.S2LOOP;跳转至loop,5.9.2画相关性图,图5-21是消除冗余取后的FIR滤波器的相关性图。,5.9.3确定最小迭代间隔,表5-18是FIR滤波器代码的资源表，可以确定最小迭代间隔为2，这意味着每个周期可执行两个乘累加操作。,5.9.4线性汇编资源分配,【例5.58】例FIR滤波器的线性汇编。,5.9.5最后汇编,该嵌套循环执行的总周期数为2350，此处每个外循环都有15个周期的开销：9个周期执行内环填充；6个周期执行到外环的跳转。【例5.59】例消除冗余取指令的最终FIR滤波器汇编代码。,5.10存储体,5.10.1FIR滤波器的内核循环【例5.60】FIR滤波器最后汇编代码的内核循环。LOOP:ADD.L2XA8,B9,B9;sum1+=x1*h0|ADD.L1A7,A9,A9;sum0+=x0*h0|MPY.M2B1,B0,B7;*x1*h1|MPY.M1XB1,A1,A8;*x1*h0|B2B.S2LOOP;*跳转至内循环|LDH.D1*A5+2,A1;*h0=hi|LDH.D2*B5+2,B1;*x1=xj+i+1ADD.L1XB7,A9,A9;sum0+=x1*h1|ADD.L2B8,B9,B9;sum1+=x0*h1|MPY.M2XA0,B0,B8;*x0*h1|MPY.M1A0,A1,A7;*x0*h0|B2SUB.S2B2,1,B2;*内循环计数器递减|LDH.D2*B4+2,B0;*h1=hi+1|LDH.D1*A4+2,A0;*x0=xj+i+2,5.10.1FIR滤波器的内核循环,画出数组的奇偶元素的读取安排在同一循环周期内的FIR滤波器相关图，如图5-24所示。,5.10.2展开的FIR滤波器的C代码,例5.61是展开内核循环后的FIR滤波器C代码，该方法增加了安排指令的灵活性，而在不考虑数组存储形式和存储器block的情况下，写出不产生存储体冲突的FIR滤波器代码。【例5.61】展开内核循环后的FIR滤波器C代码。,5.10.3将C代码转换为线性汇编,例5.62为循环展开的FIR滤波器C代码内核循环的线性汇编。【例5.62】展开的FIR滤波器内核循环线性汇编。,5.10.4画相关性图,图5-25是不存在存储器冲突的FIR滤波器的相关性图。,5.10.5含有.mptr命令的展开后FIR线性汇编,例5.63给出了具有.mptr伪指令的展开FIR滤波器内核循环的线性汇编，.mptr伪指令允许汇编优化器根据特定指针寄存器和存储器访问信息，确定两个存储器操作是否存在bank冲突。【例5.63】展开的FIR滤波器线性汇编。,5.10.6线性汇编资源分配,随着一个循环内的指令数的增加，对该循环内的每个数值安排特定的寄存器越来越困难，由于TMS320C6000仅有32个寄存器，如果一个循环内有33条指令，且每一条指令都有一个数值，则这些数值不能单独占用一个寄存器，而是由该循环中不在相同周期存活的数值分享寄存器，手工安排寄存器虽然不复杂，但是可能会很慢。,5.10.7确定最小迭代间隔,如表5-19所示为FIR滤波器代码资源，没有存储器冲突的FIR滤波器的最小迭代间隔应该是4，这意味着每周期完成2个乘累加。,5.10.8最后汇编,例5.64是消除冗余取和无存储器冲突的FIR滤波器的最后汇编代码，该代码的执行周期数为2402（50(8*4+10+6)+2），其外环开销为16个周期。【例5.64】消除冗余取和无存储器冲突的FIR滤波器汇编代码。,5.11软件流水外循环,5.11.1展开FIR滤波器的C代码【例5.65】循环展开后的FIR滤波器C代码。,5.11.2最后汇编,例5.66是软件流水外环的FIR滤波器的最后汇编代码。在内循环后的每条指令注释中使用了e、p或o标记，分别表示指令是排空、填充和外环指令。【例5.66】消除冗余取、无存储器冲突和软件流水外环的FIR滤波器汇编代码。,5.12同内循环一起条件执行外循环,5.12.1展开FIR滤波器的C代码【例5.67】展开后的FIR滤波器C代码。,5.12.2将内核循环的C代码转换为线性汇编,【例5.68】展开后的FIR内核循环的线性汇编。,5.12.3将外环的C代码转换为线性汇编,【例5.69】FIR滤波器外环线性汇编。sctrSUBsctr,1,sctr;存储循环计数器递减!sctrSHRsum07,15,y0;(sum015)!sctrSHRsum17,15,y1;(sum115)!sctrSTHy0,*y+2;yj=(sum015)!sctrSTHy1,*y_1+2;yj+1=(sum115)!sctrMVK4,sctr;复位存储循环计数器pctrSUBpctr,1,pctr;复位循环计数器指针递减!pctrSUBx,rstx2,x;复位xptr!pctrSUBx_1,rstx1,x_1;复位x_1ptr!pctrSUBh,rsth1,h;复位hptr!pctrSUBh_1,rsth2,h_1;复位h_1ptr!pctrMVK4,pctr;复位指针复位循环计数器,5.12.4展开FIR滤波器的C代码,由例5.70可看出内循环与外循环总指令数为38条，显然不能使用4周期循环，为减少外环开销，又不降低内环吞吐量，必须再展开一次内循环，例为展开后的FIR滤波器C代码，其每次内环迭代处理8个元素。【例5.70】展开的FIR滤波器C代码。,5.12.5C代码转换为线性汇编（内核循环）,该代码中指令有如下的调整：,使用LDW指令代替LDH指令，以减少循环的取指数；移位和存储指令紧跟在LDW指令后；sum0和sum1的第一个ADD指令是存储计数的条件执行指令，因为当sctr=0时，一个内循环已