第二章-典型DSP芯片介绍教学文案

❖ Bx：为环形缓冲区循环寻址提供起始地址； ❖ Lx：为环形缓冲区循环寻址提供地址范围； ❖ 也就是说：Bx中存放缓冲区起始地址；
Lx中存放缓冲区长度。
ADSP21160的两个DAG介绍3
注（1）对于通常的寻址方式，我们只使用I， M寄存器，而不使用B寄存器，此时L寄存器写 零，环形缓冲区操作被Disable。
❖ (1)索引寄存器Ix存放的地址值是指向存储器的 指针；
❖ (2)修改寄存器Mx为索引寄存器的预修改和后 修改提供地址增量，
❖ M与I两个寄存器相配合可以完成：
（1）指令执行前的地址预修改；
（2）执行完毕后地址后修改操作。
ADSP21160的两个DAG介绍2
❖ 每个DAG中还有八个基址寄存器Bx和八个长 度寄存器Lx；
第二章-典型DSP芯片介绍
2.1 ADSP21160处理器核
❖ADSP SHARC 系列处理器是构建在 ADSP 21000 DSP核的基础上，形成一 个完整SoC。
❖（System－on－Chip ，中文称为系统 集成到芯片上或片上系统）；
❖ 有一个双口的在片SRAM； ❖ 加上集成周边IO和为单指令多数据
利用通用数据寄存器实现高度并行的指令操作Байду номын сангаас
❖ 每个周期能实现多达9次的数据传输 （一句内）例如： F12＝F0×F4，F8＝F8＋F12，F9＝F8－F12， F0＝DM（I1，M1），F4＝PM（I8，M8）；
上述指令执行时，首先读F0，F4的值，求出其乘积，写 到F12中； 然后F0，F4的值被相应存储单元的值更新，同时读F8， F12的值，求出其和、差；再分别写到F8，F9中；
PEx内部的寄存器组：R0－R15； PEy内部的寄存器组：S0－S15； 对于浮点操作，所有的40位数据都有效，程序 设计中标为： PEx内部的寄存器组：F0－F15； PEy内部的寄存器组：SF0－SF15 。
图2.1 ADSP21160内部结构图
PEx和PEy－（SIMD）
处理 处理器 DAG 程序4 器 核2 3
这样4次读操作的寄存器是：F0，F4，F8和F12； 3次写操作的寄存器是：F12，F8和F9； 两次存储器访问是：F0与F4。
2.1.2 单周期取四个操作数
❖ ADSP21160具有增强型超级哈佛结构。其中 数据存储器（DM），程序存储器（PM）总线 即可传送数据又可传送程序指令；
❖ ADSP21160还有一个内部指令缓存； ❖ 正是由于具有上面所述的结构－（其程序和数
用于运算单元与数据总线间的数据传输，并 存取中间结果。
2.1.1 处理单元的构成(续)
每个处理单元中各包含一个通用数据寄存器组 40位宽， 每组32个寄存器（16个主，16个辅）用 于运算单元和数据总线间的数据传输，并暂存结果。 其中的寄存器可与内部存储器间不受约束地进行数 据传输。
对于定点和小数操作，只有高32位数据有效, 程序设计中标为：
❖ 并能自动处理地址指针的回转，减小了开销， 提高了性能，简化了编程，其起始地址和结束 地址在存储区内可以任意指定。
ADSP21160的两个DAG介绍1
❖ 两套地址产生器DAG1、DAG2分别指向DM地 址总线和PM地址总线;
❖ 每套DAG都配有8个地址索引寄存器Ix，8个地 址修改寄存器Mx，其中:
点、浮点）？寄存器位数是多少？
数据地址产生器(DAG)
❖ 在通用CPU中，数据地址的产生和数据的处 理都是由ALU来完成的，而在DSP中，设置 了专门的数据地址发生器（有的设置了多个 数据地址发生器）来产生所需要的数据地址。 数据地址的产生与CPU的工作是并行的。从 而节省了CPU的时间，提高了信号处理的速 度
（SIMD） 提供支持的附加处理单元。
2.1 ADSP SHARC 系列处理器核
❖ 处理器核是由以下几个部分组成： （1）两个处理器单元； （2） 1个程序控制器； （3） 2个数据地址产生器； （4） 1个定时器； （5） 1个指令缓存；
所有数字信号处理都在处理器核里实现。
2.1.1 处理单元的构成(两个处理单元)：
2.1.3 带有硬件循环缓冲的数据地址产生器 DAG （循环寻址）与PM和DM总线
❖ ADSP21160有两个数据地址产生器，可实现 间接寻址，并可实现硬件数据循环缓冲，从而 可以使数字信号处理中所需的延迟线及其它数 据结构获得高效率的编程，所以常用于数字滤 波及傅立叶变换。
❖ ADSP21160每个DAG有足够的寄存器（4组， 每组8个寄存器，每个寄存器32位宽）。
乘法器(Multiplier)
❖ 浮点乘 ❖ 定点乘 ❖ 乘法器与ALU、数据寄存器的结合，使
处理器能在1个周期内实现多功能并行 计算（如乘/累加操作，可大大提高数字 滤波与FFT的运算速度）。
移位器(Shifter )
进行逻辑移位或算术移位、位段存取、位清 零、置位、测试、取反等操作。
通用数据寄存器
据总线是分开的，并有内部指令缓存），所以 该处理器可在单周期内同时取四个操作数（每 套总线两个）及一条指令（从指令缓存中读 取）。从而实现了单指令多数据（SIMD）
ADSP-21160 SHARC DSP 的SIMD结构
小测验
❖ ADSP 21160M中处理器核由哪几部分组成？ ❖ 每个处理单元的构成如何？ ❖ 两个处理单元中通用数据寄存器的代号（定
❖ 每个处理单元包含： （1）算术逻辑单元（ALU）； （2）乘法器； （3）移位器； （4）通用数据寄存器组；
处理单元的构成(续)
❖ 算术逻辑单元(ALU)、乘法器(Multiplier) 、 移位器(Shifter )在结构上并行排列，分别完成 加、减、乘和逻辑移位运算等操作；
❖ 指令执行时间都是1个周期； ❖ 任何一个单元的输出都可以在下一个周期作为
本单元或其他单元的输入。
算术逻辑单元(ALU)
❖ ALU指令包括定点和浮点加、减、取平均、 取绝对值、取反及定浮点转换等。
❖ 对于定点操作，有逻辑与、或、非、异或 等。
❖ 对于浮点操作，有取对数、平方根、倒数 等。
❖ 输入的操作数可以是1个或2个，在时钟周 期的前半周期操作数从数据寄存器送入 ALU，在后半周期将运算结果输出到数据 寄存器。