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1西安电子科技大学－ADI联合实验室1第第第第5讲讲讲讲：：：：TigerSHARC系列系列系列系列DSP开发工具和编程方法开发工具和编程方法开发工具和编程方法开发工具和编程方法西安电子科技大学电子工程学院信息对抗系冯小平西安电子科技大学－ADI联合实验室2第第第第5555讲内容提示讲内容提示讲内容提示讲内容提示5.1ADSP5.1ADSP5.1ADSP5.1ADSP----TS101TS101TS101TS101处理器硬件概述处理器硬件概述处理器硬件概述处理器硬件概述5.25.25.25.2TigerSHARCTigerSHARCTigerSHARCTigerSHARCDSPDSPDSPDSP开发工具的特点开发工具的特点开发工具的特点开发工具的特点5.35.35.35.3汇编语言编程方法汇编语言编程方法汇编语言编程方法汇编语言编程方法5.4C5.4C5.4C5.4C语言编程方法语言编程方法语言编程方法语言编程方法5.5LDF5.5LDF5.5LDF5.5LDF文件文件文件文件5.6VisualDSP++5.6VisualDSP++5.6VisualDSP++5.6VisualDSP++（（（（IDDEIDDEIDDEIDDE））））2西安电子科技大学－ADI联合实验室35.15.15.15.1ADSPADSP--TS101DSPTS101DSP硬件概述硬件概述硬件概述硬件概述硬件概述硬件概述硬件概述硬件概述西安电子科技大学－ADI联合实验室4TigerSHARC–最高性能的最高性能的最高性能的最高性能的DSPTigerSHARC是性能最高的是性能最高的是性能最高的是性能最高的DSP最高性能的浮点最高性能的浮点最高性能的浮点最高性能的浮点DSP最高性能的定点最高性能的定点最高性能的定点最高性能的定点DSP之一之一之一之一DSP展望展望展望展望–未来未来未来未来DSP发展的方向发展的方向发展的方向发展的方向可升级性可升级性可升级性可升级性–无缝多处理器的系统支持代码的兼容性无缝多处理器的系统支持代码的兼容性无缝多处理器的系统支持代码的兼容性无缝多处理器的系统支持代码的兼容性与与与与FPGA/ASIC比较具有更大的灵活性和低的功耗比较具有更大的灵活性和低的功耗比较具有更大的灵活性和低的功耗比较具有更大的灵活性和低的功耗软件无线电的实现软件无线电的实现软件无线电的实现软件无线电的实现只有只有只有只有DSP支持单片系统处理支持单片系统处理支持单片系统处理支持单片系统处理相同带宽的硬件支持不同的无线标准相同带宽的硬件支持不同的无线标准相同带宽的硬件支持不同的无线标准相同带宽的硬件支持不同的无线标准3西安电子科技大学－ADI联合实验室5ADSP-TS101处理器原理框图M0M1M2Sequencer128-entryBTB128bJ-RFJALU031128b128bK-RFKALU031128bProcElYRF031ALUMultShiftALUProcElXRF031ALUMultShiftExternalExternalPortPortDMADMAPeripheralsPeripherals2个整型个整型个整型个整型ALU(IALU)2组运算模块组运算模块组运算模块组运算模块X和和和和Y西安电子科技大学－ADI联合实验室6ADSP-TS101的主要组成模块的主要组成模块的主要组成模块的主要组成模块两组运算模块两组运算模块两组运算模块两组运算模块XXXX和和和和YYYY每个都包含三种类型的运算单元每个都包含三种类型的运算单元每个都包含三种类型的运算单元每个都包含三种类型的运算单元：：：：•ALUALUALUALU、、、、乘法器乘法器乘法器乘法器、、、、移位器和移位器和移位器和移位器和32323232个数据寄存器个数据寄存器个数据寄存器个数据寄存器•增强的通讯指令增强的通讯指令增强的通讯指令增强的通讯指令支持多种数据类型的算术运算支持多种数据类型的算术运算支持多种数据类型的算术运算支持多种数据类型的算术运算•8888位位位位–16161616位位位位–32323232位位位位两个两个两个两个----ALU(IALU)ALU(IALU)ALU(IALU)ALU(IALU)地址发生器地址发生器地址发生器地址发生器简单的算术和逻辑操作简单的算术和逻辑操作简单的算术和逻辑操作简单的算术和逻辑操作可以通过可以通过可以通过可以通过3333个个个个128128128128位宽的总线访问的位宽的总线访问的位宽的总线访问的位宽的总线访问的3333个存储器块个存储器块个存储器块个存储器块分支目标缓冲区分支目标缓冲区分支目标缓冲区分支目标缓冲区4西安电子科技大学－ADI联合实验室7处理器核处理器核处理器核处理器核–运算模块的特征运算模块的特征运算模块的特征运算模块的特征以两级流水方式实现单周期操作以两级流水方式实现单周期操作以两级流水方式实现单周期操作以两级流水方式实现单周期操作硬件相关性检查硬件相关性检查硬件相关性检查硬件相关性检查每个运算模块中可以同时完成两种运每个运算模块中可以同时完成两种运每个运算模块中可以同时完成两种运每个运算模块中可以同时完成两种运算算算算，，，，借助以下任意两个单元借助以下任意两个单元借助以下任意两个单元借助以下任意两个单元：：：：ALU乘法器乘法器乘法器乘法器移位器移位器移位器移位器注意注意注意注意输入宽度为输入宽度为输入宽度为输入宽度为2x128输出宽度为输出宽度为输出宽度为输出宽度为1x128128bALUProcElXRF031ALUMultShift西安电子科技大学－ADI联合实验室8TS101运算单元的寄存器运算单元的寄存器运算单元的寄存器运算单元的寄存器两组运算单元两组运算单元两组运算单元两组运算单元X和和和和Y包含两类寄存器包含两类寄存器包含两类寄存器包含两类寄存器：：：：存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器非非非非存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器X存储器映射的寄存器lockX通用寄存器文件(RF)32x32，可以访问:处理器核外部总线非存储器映射的寄存器设置全局状态(XSTAT/YSTAT)和专用:ALU乘法器移位器5西安电子科技大学－ADI联合实验室9处理器核处理器核处理器核处理器核–运算模块的寄存器运算模块的寄存器运算模块的寄存器运算模块的寄存器每个运算模块中包含了两类寄存器每个运算模块中包含了两类寄存器每个运算模块中包含了两类寄存器每个运算模块中包含了两类寄存器存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器存储器映射的寄存器•32××××32位的通用寄存器文件位的通用寄存器文件位的通用寄存器文件位的通用寄存器文件•XR31和和和和YR31非存储器映射的寄存器非存储器映射的寄存器非存储器映射的寄存器非存储器映射的寄存器•XSTAT、、、、YSTAT——运算块状态寄存器运算块状态寄存器运算块状态寄存器运算块状态寄存器•XPR1-0、、、、YPR1-0——ALU并行结果寄存器并行结果寄存器并行结果寄存器并行结果寄存器•XMR3-0、、、、YMR3-0——乘法结果寄存器乘法结果寄存器乘法结果寄存器乘法结果寄存器•XMR4、、、、YMR4——乘法结果溢出寄存器乘法结果溢出寄存器乘法结果溢出寄存器乘法结果溢出寄存器•XBFOTMP、、、、YBFOTMP——位位位位FIFO溢出缓存寄存器溢出缓存寄存器溢出缓存寄存器溢出缓存寄存器西安电子科技大学－ADI联合实验室10处理器核处理器核处理器核处理器核–IALUIALUIALUIALU的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器内部有两个内部有两个内部有两个内部有两个IALUIALUIALUIALUJALUJALUJALUJALU和和和和KALUKALUKALUKALU每个包含每个包含每个包含每个包含32323232××××32323232位的寄存器位的寄存器位的寄存器位的寄存器J0~J31J0~J31J0~J31J0~J31和和和和K0~K31K0~K31K0~K31K0~K31其中前其中前其中前其中前8888个在循环寻址时使用个在循环寻址时使用个在循环寻址时使用个在循环寻址时使用•0000～～～～3333：：：：JB3~0JB3~0JB3~0JB3~0、、、、KB3~0KB3~0KB3~0KB3~0——循环基址寄存器循环基址寄存器循环基址寄存器循环基址寄存器•4444～～～～7777：：：：JL3~0JL3~0JL3~0JL3~0、、、、KL3~0KL3~0KL3~0KL3~0——循环长度寄存器循环长度寄存器循环长度寄存器循环长度寄存器IALUIALUIALUIALU完成下述指令完成下述指令完成下述指令完成下述指令IALUIALUIALUIALU索引指令索引指令索引指令索引指令数据传输指令数据传输指令数据传输指令数据传输指令可更新寄存器的数据传输指令可更新寄存器的数据传输指令可更新寄存器的数据传输指令可更新寄存器的数据传输指令可立即更新的数据传输指令可立即更新的数据传输指令可立即更新的数据传输指令可立即更新的数据传输指令6西安电子科技大学－ADI联合实验室11TigerSHARC指令级并行机理指令级并行机理指令级并行机理指令级并行机理每个指令行的执行时间每个指令行的执行时间每个指令行的执行时间每个指令行的执行时间4ns（（（（250MHz时时时时钟钟钟钟））））每个指令行最多可包含每个指令行最多可包含每个指令行最多可包含每个指令行最多可包含4个独立的个独立的个独立的个独立的32位指令位指令位指令位指令每个每个每个每个32位指令可以是位指令可以是位指令可以是位指令可以是：：：：运算指令运算指令运算指令运算指令:ALU,MAC,Shifter(SIMDorSISD)或者或者或者或者IALU指令指令指令指令：：：：最大最大最大最大128位位位位数据传送数据传送数据传送数据传送或者或者或者或者程序控制指令程序控制指令程序控制指令程序控制指令：：：：分支分支分支分支西安电子科技大学－ADI联合实验室12TigerSHARCTigerSHARCTigerSHARCTigerSHARC的并行运算机理的并行运算机理的并行运算机理的并行运算机理SIMD运算运算运算运算－－－－单指令多数据访问单指令多数据访问单指令多数据访问单指令多数据访问X和和和和Y运算模块并行工作运算模块并行工作运算模块并行工作运算模块并行工作单条指令可以指定单条指令可以指定单条指令可以指定单条指令可以指定X和和和和Y的的的的操作操作操作操作矢量运算操作矢量运算操作矢量运算操作矢量运算操作并行执行并行执行并行执行并行执行8、、、、16或者或者或者或者32-bit操作操作操作操作8-bit：：：：8个并行的个并行的个并行的个并行的ALU/移位器移位器移位器移位器16-bit：：：：4个个个个并行的并行的并行的并行的ALU/移位器移位器移位器移位器/MAC32-bit：：：：2个个个个并行的并行的并行的并行的ALU/移位器移位器移位器移位器SIMD和和和和矢量运算组合后可以达到峰值运算速度矢量运算组合后可以达到峰值运算速度矢量运算组合后可以达到峰值运算速度矢量运算组合后可以达到峰值运算速度7西安电子科技大学－ADI联合实验室13I/OI/OI/OI/O处理器处理器处理器处理器SqX-YJ-KMemI/OCLUSTERBUSIFIFOOFIFOOBUFBusInterfaceUnitDMAControllerLinksControllerINTERNALBUSDataAddressControlLinkPortsControlRegStatusRegTCBs128-bitDATA32-bitADDRMD0MD1MD2I/OProcessorDMAR注意注意注意注意:2x128输入输入输入输入1x128输出