摘要：ADSP2106x是AD公司推出的一款性能优秀的高速DSP处理芯片，具有多个并行的内部处理单元和丰富的并行指令，本文主要介绍该DSP芯片中并行运算处理指令的应用技巧。

    关键词：DSP 并行处理指令 ADSP2106x

引言

    根据处理器芯片的指令及其实现形式，我们可以把处理器芯片分为复杂指令系统（CISC）和精简指令系统（RISC），前者追求单条指令的强大功能以简化编程；后者强调指令的简化以提高硬件效率。由于RISC具有指令长度一致、单周期执行时间、易于并行和流水线处理等优点，绝大多数的DSP处理芯片都采用了RISC。另外，根据计算机的存储器结构及其总线连接形式，计算机系统可以被分为冯诺依曼结构和哈佛结构，前者共用数据存储空间和程序存储空间，共用存储器总线；后者具有分离的数据和程序空间及分离的访问总线。由于哈佛结构在指令执行时，取指和取数可以并行，因此具有更高的执行效率，所以大多数的DSP芯片都采用了哈佛结构。

    ADSP2106x就是一款采用超级哈佛结构和RISC的DSP处理芯片，其强大的浮点、定点运算功能和大容量的片内存储器，使其可以胜任苛刻的实时信号处理任务；而它丰富的外部接口和10个通道的DMA可以使所处理数据的畅通无阻[1]；再加上片内的仲裁逻辑，6个ADSP2106x和一个主机可以很容易连在一起构成一个并行处理系统。利用ADSP2106x可以开发出功能很强的信号处理系统[2]。

    虽然ADSP2106x芯片本身提供了优异的性能，但该性能的发挥离不开软件编程的支持。比如，ADSP2106x的峰值运算速度可达120MFLOPS（主频40MHz），即在一个时钟周期内可以完成一次乘法、一次加法和一次减法，但这三个并行运算指令是需要合理安排才能实现的。另外，由于芯片内部采用了超级哈佛结构，因此可以在一定条件下同时存取两个数据，但这也需要合理安排数据在数据存储器和程序存储器中的放置，才能使并行的存取指令有效。

    本文主要介绍ADSP2106x中并行指令的一些应用技巧，重点针对并行运算指令和数据存取指令。通过这些技巧的应用，可以提高编程效率，充分发挥硬件潜力，同时对ADSP2106x的内部结构有更为深入的了解。

ADSP2106x中的运算处理单元

    ADSP2106x中的核心处理部分包含了三个运算单元：ALU、乘法器和移位器，它们与寄存器组间的连接关系如图1所示[3]。三个运算单元的功能如下：

    （1）ALU单元：定点、浮点加减法和求平均；逻辑运算；求绝对值、最大值、最小值、限幅、比较；定点<-->浮点转换。

    （2）乘法器：浮点乘法；定点乘法及乘法累加。

    （3）移位器：移位操作；位操作；位场（bit field）提取和存储。

    ADSP2106x中三个运算处理单元的数据通道只与寄存器组相连，而不能直接从存储器中存取操作数，这是典型的RISC结构，这种结构往往需要大量的寄存器来存储和交换中间结果，ADSP2106x中具有32个寄存器，其中16个工作于前台，16个工作于后台。乘法器从两个寄存器输入操作数，把结果存入另一个寄存器；移位器从3个寄存器输入数据，把一个结果存入另一个寄存器；ALU从两个寄存器输入操作数，把两个运算结果分别存入另两个寄存器。

    寄存器可以在一个时钟周期内从数据存储器和程序存储器中各存取1个数据，这正是ADSP2106x超级哈佛结构的优势。另外，运算单元的运算与寄存器的存取可以并行不悖，但在编程时，这种并行往往伴随一个流水线的过程。

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