面向数字信号处理应用的RISC处理器执行优化

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伴随语音综合分析,流媒体视频处理,图像智能识别在手持等微型化设备上的日益广泛的应用,在涉及了多应用领域的开发工作中,开发者希望有限的系统资源能够高效地处理多种类型的事务,既能够快速的进行密集型复杂运算,又能有效处理交互、调度等任务。通常的解决方案倾向于使用RISC和DSP搭配的协处理系统以取长补短,弥补这两类处理器各自所受的应用范围局限,但同时也会会大幅增加系统结构的复杂性,并对成本、功耗、可靠性等多方面性能带来不利影响。本文从处理器的体系结构与功能特点出发。分析了RISC和DSP两类处理器的性能差距的特征和原因,提出了使用RISC实现DSP功能,独立完成以往由两片芯片所共同处理的事务的设想。由于该设想会带来较大的运算性能损失,本文针对RISC体系结构的提出了优化建议,增强RISC对密集型复杂运算的执行效率,同时提供了优化效果的分析方法,以评估实际运行中的性能损失,为是否能在系统开发中使用RISC代替DSP承担的任务提供参考性方法和建议。本文的研究对象集中在数字信号处理领域,针对两款具有代表性的RISC和DSP,分析了它们结构和功能差异。结合RISC在访存,调用,运算,分支操作过程中的特点,在RISC实现了DSP基本操作如乘除法,MAC操作,饱和运算,重复执行等。然后对实现方法和过程提出了优化策略和方案,并给出了优化效果分析。最后,文章挑选G.723.1压缩编码算法的后置滤波模块作为测试样本,检测了采用了优化方案后的RISC在典型的数字信号处理型事务中的表现。测试以详细的数据结果显示RISC已经接近或达到DSP的运算能力,可以根据实际应用需求决定是否在系统中使用独立的RISC处理器。本文提出的优化建议和方法对于开发高性能、低功耗、低成本的实时RISC系统将具有重要意义。
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