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DSP的指令系统


TI 公司三大系列 DSP 的指令系统简述
姓名:刘帅民 学号:201120195005 班级:SJ1126 专业:通信与信息系统 摘要: 摘要:文章首先引入 TI 公司三大系列 DSP 的设计步骤,指出在这些设计步骤当中,软件系 统的设计是十分关键的。但是对于不同的 DSP 芯片它们的指令系统是不同的,所以它们的 软件系统的设计也是不同的。鉴于此,本文在此原因的前提下对三大系列 DSP 的指令系统 进行了简要的叙述。 关键词: 关键词:DSP;软件系统;指令系统

Abstract:The article first introduces three series of DSP's designing steps of the TI : company, and among these designing steps,the design of software system is crucial.Because different DSP chip's instruction set is different, so the designs of their software system are different.According to this, a brief description about the three series of DSP instruction set is been made under the premise of this reason. Keyword:DSP;software system;instruction set

一 引言
TI 公 司 的 三 大 系 列 芯 片 主 要 是 TMS320C2000 、 TMS320C5000 、 TMS320C6000 系列,对于这些芯片的设计步骤主要包括:确定系统性能指标、 核心算法模拟和验证、选择 DSP 芯片及其他系统组件、软件设计和测试、硬件 设计和测试、系统测试和集成。 这些芯片具有许多强大的功能,但是在实现 DSP 系统的设计过程当中,系 统的软件设计和测试是非常重要的一步。由于三大系列 DSP 芯片的具体功能以 及结构不同,所以它们在进行软件设计和测试时的指令系统也是不尽相同的。下 面就三大系列 DSP 芯片的指令系统做一个简要的概述。

二 三大系列 DSP 芯片指令系统简介
1 TMS320C2000 的指令系统
TMS320C2000系列DSP提供了十分丰富的指令系统, 支持32位操作。 从功能 上可以分为配置指令、算术指令、逻辑指令、程序控制指令以及装载与存储指令 等5大类,总共有300多条指令。

1)配置指令
配置指令主要用来对DSP芯片的工作模式、片上外设等进行配置,使DSP芯 片工作于开发者所希望的工作模式。一般来讲,配置指令是通过对特定的配置寄 存器进行操作来完成其功能的。 常用的两个配置指令是SETC和CLRC, 前者将相 应的寄存器位设置为1,后者将相应的寄存器位设置为0。此外还有许多其它的命 令也可以完成配置命令。

2)算术指令
算术指令是指用于算术运算的指令,包括加法、减法、乘法、乘累加、乘累 减以及其它一些专用指令。 值得一提的是, 由于内核的增强特性, S320C2000 TM 系列DSP芯片支持32位硬件乘法,也就是说,它可以单周期完成一个32位×32位 的定点乘法或者乘累加运算, 或者单周期完成两个16位×16位的定点乘累加运

算。

3)逻辑指令
逻辑指令包括与、或、异或、移位和测试等指令。TMS320C2000系列DSP 中C28x系列芯片除了提供C24x系列DSP支持的各种逻辑指令外,还支持64位的 逻辑运算,共提供了9个支持64位逻辑运算的逻辑指令。

4)程序控制指令
程序控制指令主要是指用来完成程序跳转控制、子程序调用和返回、指令和 指令块循环、中断处理等功能的相关指令。TMS320C2000系列芯片提供了丰富 的程序控制指令,这使得开发人员可以灵活地在程序中设置各种跳转,可以进行 模块化的程序设计,提高程序的可读性和可维护性。

5)装载和存储指令
装载和存储指令一般用在算术运算和逻辑运算的前后, 给相应的寄存器转载 需要运算的数或包含有需要运算的数的地址, 或将运算的结果存储到相应的存储 单元里面去。这一类的指令总的来说使用起来非常简便。

2 TMS320C5OOO的指令系统
TMS320C5000的指令系统共有129条基本指令,由于操作数的寻址方式不 同,由它们可以派生多至205条指令。按指令的功能可分成四大类算术运算指令、 逻辑运算指令、程序控制指令装载和存储指令。下面将进行逐一描述。

1)算术运算指令
算术运算指令是实现数学计算的重要指令集合。TMS320C5000的算术指令 具有运算功能强、指令丰富等特点。 常用的算术运算指令如下:加法指令(ADD)、减法指令(SUB)、乘法指令 (MPY)、 乘法-累加/减指令(MAC/MAS)、 双字运算指令(DADD) 、 特殊用途指令。

2)逻辑运算指令
TMS320C5000具有丰富的逻辑运算指令,主要包括一下一些常用的:与运 算指令(AND)、或运算指令(OR)、异或运算指令(XOR)、移位操作指令(SHIFT)、 测试操作指令(TEST)。

3)程序控制指令
程 序 控 制 指 令主 要 包括 以 下 几 类 :分 支 转移 指 令 ( B[D] 、 BACC[D] 、 BANZ[D]、 BC[D]、 FB[D]、 FBACC[D]) 子程序调用指令 、 (CALA[D]、 CALL[D]、 CC[D]、 FCALA[D]、 FCALL[D]) 中断指令 、 (INTR、 TRAP) 返回指令 、 (FRET[D]、 FRETE[D]、 RC[D]、 RET[D]、 RETE[D]、 RETF[D]) 重复操作指令 、 (RPT、 RPTB[D]、 RPTZ) 、堆栈操作指令(FRAME、POPD、POPM、PSHD、PSHM) 、其他程序 控制指令(IDLE、MAR、NOP、RESET、RSBX、SSBX、XC) 。

4)装载和存储指令
装载和存储指令是从存储器中将源操作数传送到目的操作数所指定的存储

器中。其主要包括:装载指令(有21条主要包括DLD、LD、LDR、LDU等) 、存 储指令 (有14条主要包括DST、 STH、 ST、 STL等) 条件存储指令 、 (CMPS、 SACCD、 SRCCD、 STRCD) 其它装载和存储指令 、 (有12条主要有MVDD、 MVDK、 MVDM、 MVDP等 ) 。

5)并行执行指令
并行操作是利用流水线和并行操作的硬件电路, 将单指令的数据传送和存储 与各种运算同时进行操作。可充分利用TMS320C5000的流水线特性,提高代码 和时间效率。 其主要包括: 并行装载和存储指令(ST src,Ymem|| LD Xmem,dst累加器 移位存储并行移位加载累加器、ST src,Ymem|| LD Xmem,T累加器移位存储并 行加载T寄存器) 、并行存储和加/减指令(LD Xmem,dst|| MAC Ymem,dst_ 操作数移位加载累加器并行乘法累加运算、 LD Xmem, MACR Ymem, dst_ dst|| 操作数移位加载累加器并行带舍入乘法累加运算、 LD Xmem, MAS Ymem, dst|| dst_操作数移位加载累加器并行乘法减法运算、LD Xmem,dst|| MASR Ymem, dst_操作数移位加载累加器并行带舍入乘法减法运算) 并行装载和乘法指令 、 (ST src, Ymem|| ADD Xmem, dst累加器移位存储并行移位加法运算、 src, ST Ymem|| 、并行存储和乘法指令(ST SUB Xmem,dst累加器移位存储并行移位减法运算) src, Ymem|| MAC Xmem, dst累加器移位存储并行乘法累加运算、 ST src, Ymem|| MACR Xmem, dst累加器移位存储并行乘法累加运算、ST src,Ymem|| MAS Xmem,dst累加器移位存储并行乘法减法运算、ST src,Ymem|| MASR Xmem, dst累加器移位存储并行乘法减法运算、ST src,Ymem|| MAY Xmem,dst累加 器移位存储并行乘法运算) 。

3 TMS320C6OOO的指令系统
TMS320C6000的指令主要有以下几类:算术运算类指令、数据搬移类指令、 程序转移类指令、逻辑及位域操作指令。下面将对它们进行逐一的介绍。

1)算术运算类指令
其主要有:有符号数加减运算指令(ADD、SUB、ADD2、SUB2) 、无符号 数加减运算指令(ADDU、SUBU) 、带饱和的有符号数加减运算指令(SADD、 SSUB) 、与16位常数进行加法操作的指令(ADDK) 、乘法运算指令(MPY 、 MPYU、MPYSU、MPYHL、MPYHLU、MPYHULS、MPYHSLU、MPYLH、 MPYLHU 、MPYLUHS、MPYLSHU、SMPY、SMPYLH、SMPYHL) 。

2)数据搬移类指令
其主要包括三类:MV指令用于在通用寄存器之间传送数据、MVC指令用于 在通用寄存器和控制器之间传送数据,只能使用.S2功能单元、MVK类指令用于 把16位常数送入通用寄存器。

3)程序转移类指令
该类指令主要有四种: B (.unit) label用标号label表示目标地址的转移指 令、B .S2 src2用寄存器表示目标地址的转移指令、B .S2 IRP从可屏蔽 NRP从不可屏蔽中断寄存器取目 中断寄存器取目标地址的转移指令、B .S2

标地址的转移指令。

4)逻辑及位域操作指令
它主要有四种:逻辑运算指令(AND、OR、XOR、NEG) 、移位指令(SHL、 SHR、 SHRU、 SSHL) 位操作指令 、 (CLR、 SET、 EXT、 EXTU、 LMBD、 NORM) 、 比较判别类指令(CMPEQ、CMPGT(U)、CMPLT(U)) 。

三 结论
由于TI三大系列DSP的结构与功能的差异造成在对他们进行软件系统设计 时, 它们的指令系统是不相同的, 以上对它们的指令系统的叙述只是简单的叙述, 如果要进一步了解指令系统需要查阅相关资料。


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