DSP处理器的软硬件开发概述.doc

DSP处理器DSP软件向桌面和嵌入式系统挑战   单个数字信号处理(DSP)芯片曾经作为协处理器来实现滤波器算法。现在DSP技术的发展已实现了多个复杂算法的并行。但是,这种功能的扩展也产生了新的问题,开发人员发现,在DSP处理能力方面,当MIP和存储器的问题得到解决时,他们又面临着新的课题,即如何来管理设计复杂的软件。如何合理地安排数据流程,使之在DSP的各执行单元间无冲突地顺利执行,仍是DSP开发人员面临的一个非常重要的问题。由于设计的复杂性,将算法映射到DSP具体目标硬件上时,尚不能采用高层次编程语言,必须使用汇编语言,并对器件的并行执行机制有十分清楚的了解。而这种局限于汇编语言的编程设计,正是提高软件开发效率的瓶颈。 90年代早期,嵌入式系统和桌面应用的开发人员曾面临相似的问题。当时为提高设计效率而采用的方法现在仍可借鉴使用。一个短期的解决方案是由编程人员自己解决这一问题。但是,编程人员相对短缺,而且DSP领域编程人员更为紧缺。在DSP开发时,可以考虑采用非DSP专业的编程人员,但这些人员一般倾向于使用桌面和嵌入式应用的开发工具。而DSP开发领域还没有类似的工具,这就阻碍了DSP应用的进一步推广。  开发相似,实质不同  即使采用了上述的开发工具,DSP还具有不同于RISC和CISC的独特特征。DSP处理能力不仅靠越来越快的时钟速率来实现,而且还依赖于并行处理结构的进一步采用。早期的DSP仅含有单个多路器和累加器,由哈佛结构以及一些控制寄存器环路组成。而目前的DSP处理器通常采用多个执行单元,每个执行单元都由算数逻辑运算单元(ALU),一个多路器和累加器组成,而且这些执行单元可以并行执行。美国I. 公司在与西门子半导体公司的合作中,开发出了Carmel DSP,它通过一个非常类似C的汇编语言来解决DSP开发面临的上述瓶颈问题。  Rom说:“我们的目的是使我们的汇编语言Carmel尽可能地接近C语言。对DSP开发来说,减少开发过程中从浮点算法转换到固定点算法,然后再到汇编语言程序所需的时间非常重要。通过将汇编语言与之一一对应,从而减去了从C语言到汇编语言的开发步骤。”友好易用的硬件系统美国ZSP公司采用易于编译的硬件系统来解决DSP开发中面临的这一问题。其硬件系统包含一个正交指令集,一个透明状态机和一个流水线控制单元。其中流水线控制单元是该结构的关键,它代替编程人员对DSP中的并行执行单元进行作业安排控制。通过分配指令到硬件、解决数据和资源间的依存问题,从而将指令分组分配到DSP的各个并行执行单元。这样减去了编程人员和编译器安排分配并行任务的负担。 ZSP公司提供一套完整的软件开发工具,让编程人员管理复杂的DSP编程任务。可以通过命令行直接调用这一工具,或者通过使用Premia的Codewright编辑器。Codewright是一个开发工作平台,通过它可启动其他应用程序。ZSP就是采用该平台来管理其Gnu编译器、汇编器、链接器、仿真器以及调试工具。 Codewright开发环境进一步扩展,包括了设计项目目录管理功能,对项目可执行程序的生成进行参数调整。针对基本的DSP软件开发,ZSP公司提供了一个完整的解决方案。美国TI公司认为DSP未来的发展在于软件,并已经开始着手两项开发。首先,poser IDE的功能与DSP/BIOS和RTDX驱动程序进行集成,poser Studio。poser DSP调试工具与Spectron的低档DSP操作系统进行统一集成的结果。其次,它建立了DSP软件模块的标准接口,以便更好地重新利用现有的实现了的DSP算法。 TI公司认为,poser开发环境,从而减少了对汇编语言的需要。据称该工具产生的编码的效率可达到手工调试的汇编语言的80%。对DSP开发,每个MIP和存储器字非常珍贵,对这一资源的任何浪费都会影响项目的进展,使之难以完成。但为了提高软件开发效率,也必须牺牲一些MIP和存储器  为了更好地开发    对DSP开发,每个MIP和存储器字(Word)非常珍贵,对这一资源的任何浪费都会影响项目的进展,使之难以完成。但为了提高软件开发效率,也必须牺牲一些MIP和存储器。这些MIP和存储器资源是用在DSP内访问程序和数据转换方面,访问程序将DSP算法的内部表达方式转换成共用的方式,以便进行通信。 TI公司提出的软件标准包含两个方面,一是处理目标硬件与主机的接口,另一方面处理内部的API(应用程序接口)集,以提供DSP软件模块间的通信。在主机一侧,是Active X程序集,用来处理与目标硬件间的通信,并模拟目标器件的行为。这里主机接口包括以下四个主组:项目服务器,编辑服务器,图象服务器和调试服务器。其中调试服务器用来建立和维持与目标硬件间的通信。在目标硬件一侧,