Lecture6-第4章-2- DSP的定点运算教学课件PPT.ppt

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1、完整版教学课件完整版教学课件Lecture6-第4章-2- DSP的定点运算第6讲 DSP的定点运算DSP芯片原理与应用目 录CONTENTS1 引言1 定点DSP的数据存储1 引言2 定点DSP的加减法1 引言3 定点DSP的乘法4 定点DSP的除法（option）TMS320C54/55x的两个累加器：A、BA(B)GA(B)HA(B)L8bit16bit16bit40位=8位保护位+高16位+低16位主要功能：存放运算结果1 定点DSP的数据存储乘法器：17*171 定点DSP的数据存储乘法专用寄存器： 17位T寄存器，存1个乘数乘累加单元：乘累加单元内部专用累加器： 位C54x的乘累加

2、单元功能框图一般存储器：位1 定点DSP的数据存储地址地址16bit0000000000000000RAM（SARAM、DARAM）ROM片内、片外目 录CONTENTS1 引言1 定点DSP的数据存储1 引言2 定点DSP的加减法1 引言3 定点DSP的乘法4 定点DSP的除法（option）2 定点DSP的加减法0010110100101011+)010110004543880010110110101011+)1101100045-85-402 定点DSP的加减法! ADDA，B(AB B)! SUBA，B(AB B)2 定点DSP的加减法!DADDA，B 功能同ADD指令，对32位操作数

3、进行运算!DSUBA，B 功能同SUB指令，对32位操作数进行运算2 定点DSP的加减法0011110101011011+)100011006191-104溢出溢出 问题问题2 定点DSP的加减法 计算结果超出数值表示范围 上溢出 下溢出溢出溢出 问题问题2 定点DSP的加减法 将参与计算的数值统一减小一定倍数，即用负Q值定标方式进行计算? 结果的Q值怎样确定溢出处理溢出处理2 定点DSP的加减法00111100101101+)1011010061911500011Q-1溢出处理溢出处理2 定点DSP的加减法 可以通过测试OVA或OVB位确定计算结果是否溢出。 可自己确定处理方法。溢出处理溢出

4、处理BC 3240h，AOV2 定点DSP的加减法 在上溢出时，结果设定为正最大值；在上溢出时，结果设定为正最大值；下溢出时，结果设定为负最大值下溢出时，结果设定为负最大值 计算结果精度下降较大溢出保护溢出保护2 定点DSP的加减法0011110101011011+)6191-1041001100001111111127溢出保护溢出保护2 定点DSP的加减法TMS320C54/55x系列芯片中都有自动溢出保护功能注意：保护针对ALU中的低32位数据进行溢出保护溢出保护2 定点DSP的加减法OVMSSBXOVM=1OVMRSBXOVM=0OVM10 x7071h + 0 x7071h = 0 x

5、0000E0E2h0 x 7071 0000h + 0 x 7071 0000h = 0 x FFFF FFFFh需在AH部分进行16位数据相加，才能进行溢出保护溢出保护溢出保护2 定点DSP的加减法SAT B执行前71 2345 6789X执行后00 7FFF FFFF1BB溢出保护指令溢出保护指令2 定点DSP的加减法溢出处理溢出处理 DSPDSP提供处理帮助提供处理帮助溢出保护溢出保护 DSPDSP提供功能提供功能 指令溢出保护指令溢出保护 DSPDSP提供功能提供功能2 定点DSP的加减法2.54+)13.36115.901小数相加？小数相加？2 定点DSP的加减法0010110100

6、101011+)454322.5(Q1)10.75(Q2).33.25 问题问题小数点对齐小数点对齐2 定点DSP的加减法+)22.5(Q1)10.75(Q2)0101101 .00101011.0022.5(Q2)10000001.1 01111111.31.75(Q2)左移33.25问题二问题二小数点对齐小数点对齐.2 定点DSP的加减法+)22.5(Q1)10.75(Q2)00101101 .0010101 .01000010 .33(Q1)右移1010.5(Q1) 问题问题小数点对齐小数点对齐2 定点DSP的加减法 两个进行加/减运算的数必须具有相同的Q值（小数点对齐）。 若两数的Q值

7、不等，其中的一个必须进行转换。 高-低：结果精度降低，溢出风险减小 低-高：结果精度高，容易溢出 问题问题小数点对齐小数点对齐2 定点DSP的加减法每次带进位位（C）循环位移一位多移位循环移位移位移位RO AR对 32 位数据进行L执行后8bit的A(B)G位清02 定点DSP的加减法多移位循环移位移位移位算术移位SFTA A，x，B-16 = x = 15x x小于小于0 0，右移，否则左移，右移，否则左移运算对累加器运算对累加器A A或或B B的的4040位数据进行位数据进行受受 SXM SXM 位影响位影响2 定点DSP的加减法多移位移位移位算术移位SFT A，x，B-16 = x =

8、15x x小于小于0 0，右移，否则左移，右移，否则左移运算对累加器运算对累加器A A或或B B的的逻辑移位A L低低3232位数据进行位数据进行4040位数据进行位数据进行空位补空位补 0 0受受 SXM SXM 位影响位影响2 定点DSP的加减法16位加减法 32位加减法 自动溢出保护 手动溢出处理 Q 值调整 移位指令 指令溢出保护 2 定点DSP的加减法2 定点DSP的加减法目 录CONTENTS1 引言1 定点DSP的数据存储1 引言2 定点DSP的加减法1 引言3 定点DSP的乘法4 定点DSP的除法（option）001000100000000000000110001020011

9、363 定点DSP的乘法）111111110111111101111100011101-301015-151113 定点DSP的乘法哈佛总线结构1流水线操作2硬件乘法器3无开销循环4高效的指令5浮点/定点运算63 定点DSP的乘法DSPDSP中可用单指令进行乘法运算中可用单指令进行乘法运算缺省的乘数放在辅助寄存器缺省的乘数放在辅助寄存器T T中中指令：指令：MPYMPY3 定点DSP的乘法有效数值有效数值00076006X000002A02A3 定点DSP的乘法由于补码的最高位都为符号位，因此由于补码的最高位都为符号位，因此计算结果为计算结果为3232位，其低位，其低3030位为有效数值位。位

10、为有效数值位。运算后，将结果的数值运算后，将结果的数值左移左移1 1位位，Q Q值值加加1 1，使得只有最高位为符号位，以提高计算结使得只有最高位为符号位，以提高计算结果的保存精度。果的保存精度。 问题问题结果的符号结果的符号3 定点DSP的乘法FRCTSSBXFRCT=1，乘法结果自动左移，乘法结果自动左移1位位 问题问题结果的符号结果的符号3 定点DSP的乘法FRCT=1FRCTRSBXFRCT=0有效数值有效数值000726006XXFRCT=1FRCT=00000054054000002A02A3 定点DSP的乘法MAC Smem，src(Smem)(T) + (src) src 结果

11、受 FRCT 位的影响乘累加运算乘累加运算MAC3 定点DSP的乘法乘累加运算乘累加运算MAC *AR5+,AATFRCTAR501003 定点DSP的乘法乘累加运算乘累加运算MAC *AR5+,AATFRCTAR501003 定点DSP的乘法MAS SQUR SQURA3 定点DSP的乘法）0 0 1 00 0 1 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0 1 1 00 0.1 02 (Q2)0 0 1.13 (Q1)6 (Q3).0.51.50.753 定点DSP的乘法xQDXX 2yQDYY 2YXZ yxQDQDYX 22)(2yxQQDDYX zQDZ 23 定点DSP的乘法00

12、11 0100 1011 1000 1100 0010 1001 0110? ? 问题问题截尾与舍入截尾与舍入3 定点DSP的乘法0011 0100 1011 1000? ? 问题问题截尾截尾与舍入与舍入截尾截尾1100 0010 1001 01103 定点DSP的乘法0011 0100 1011 1000问题问题截尾与舍入截尾与舍入1100 0010 1001 0110舍入舍入10011 0100 1011 1001MPYR3 定点DSP的乘法00076006X000002A02A8000+000003202A低低1616位位清清零零00003 定点DSP的乘法完成截尾或舍入后，完成截尾或舍

13、入后，计算结果的计算结果的Q值应减去值应减去1616问题问题截尾与舍入截尾与舍入3 定点DSP的乘法定点整数的乘法截尾与舍入定点小数的乘法结果左移1位3 定点DSP的乘法目 录CONTENTS1 引言1 定点DSP的数据存储1 引言2 定点DSP的加减法1 引言3 定点DSP的乘法4 定点DSP的除法（option）)12616112140128120112807.8758004 定点DSP的除法011111100001000001000000Q2 01111100-.1-101111000-101110000-101100000-10100000000000000-01 1 1 1 1 1

14、0-10.Q0-7.8754 定点DSP的除法小数点定位问题4 定点DSP的除法整数除法整数除法将被除数与除数的最高有效数值位对齐结果的Q值调整为:Q14 + Q被除数Q除数4 定点DSP的除法整数除法整数除法有效位对齐 对累加器操作，将累加器中数的扩展符号位数写入寄存器T 将累加器中的数左移，移位数为寄存器T中的数4 定点DSP的除法EXP AAT-53-5325NORM AAT-5311111111 1001011000000000 000000000000000011111111 1111111111111111 11111111110010114 定点DSP的除法整数除法整数除法1 数

15、值调整2 移位试减3 结果保存4 Q 值调整4 定点DSP的除法0111111001000000被除数除数-1.-1.01.111110整数除法整数除法4 定点DSP的除法0111111001000000被除数除数-0.-0.00.10000001000整数除法整数除法4 定点DSP的除法进一步提高结果的精度： 数值位对齐后，若被除数大于除数，则被除数右移一位，结果前不添加符号位 0。此时结果的Q值变为：Q15 + Q被除数Q除数整数除法整数除法4 定点DSP的除法整数除法整数除法问题：问题：能否直接进行负数的除法计算？计算负数除法前应做哪些工作？4 定点DSP的除法除法的除法的C实现实现sh

16、ort div_s(short var1, short var2) short var_out = 0; short i; Int L_num, L_denom; L_num = var1; L_denom = var2; for (i=0;i15;i+) var_out =1; L_num = L_denom) L_num = L_num - L_denom; var_out + = 1; return(var_out); 4 定点DSP的除法除法的除法的C实现实现参与运算的数应为正数，结果符号在除法计算完成后再判断加上计算前需判断除数为0的情况；当除数与被除数相等时，结果直接为1；当被除数

17、为0时，结果直接为04 定点DSP的除法除法的除法的DSP实现实现SUBC SUBC Smem, A否则否则 (src1)srcA - (Smem=0 (ALU1)+1src4 定点DSP的除法除法的除法的DSP实现实现 SSBX SXM STM #d-Qout,AR2 LD d-Den,16,A MPYA d-Num ABS A STH A,d-Rem LD d-Num,A ABS A RPT #(16-1) SUBC d-Rem,A STL A,d-Qout STH A,d-Rem LD 0,A SUB d-Qout,16,A SACCD A,*AR2,BLT4 定点DSP的除法xQDXX

18、 2yQDYY 2YXZ )2()2(yxQDQDYX zQDZ 2)(2)(yxQQDDYX 定点小数的除法定点小数的除法4 定点DSP的除法难点： 在能够方便地确定结果Q值的同时，还要尽量保证结果的精度4 定点DSP的除法 不同DSP系列芯片，基本运算指令不同，所涉及的寄存器状态和结果处理方式不同，所能进行的扩展运算功能也不同 在应用具体的DSP芯片进行运算时，必须对各具体指令的应用条件与方法进行查询注 意4 定点DSP的除法小结：定点数运算 加减法溢出处理Q值对齐乘法截尾与舍入移除符号位除法小数点位置确定 CMPL（逐位取反）、NEG（取反）、ABS（取绝对值） MIN（求最小值）、MAX（求最大值）注意：在累加器A与B之间进行 逻辑运算指令：AND、OR、XOR、BIT小结：定点数运算 The End