DSP-芯片的原理与开发应用-课件-第4章-2-DSP的定点运算PPT文档

DSP芯片原理与应用第6讲DSP的定点运算1引言1定点DSP的数据存储1引言目录2定点DSP的加减法1引言CONTENTS3定点DSP的乘法4定点DSP的除法（option）1定点DSP的数据存储TMS320C54/55x的两个累加器：A、B主要功能：存放运算结果40位=8位保护位+高16位+低16位A(B)GA(B)HA(B)L8bit16bit16bit1定点DSP的数据存储乘累加单元：ＭＡＣ乘法器Ｔ：17*17乘法专用寄存器：17位T寄存器，存1个乘数乘累加单元内部专用累加器：４０位C54x的乘累加单元功能框图1定点DSP的数据存储RAM（SARAM、DARAM）ROM片内、片外一般存储器：１６位地址000000000000000016bit1引言1定点DSP的数据存储1引言目录2定点DSP的加减法1引言CONTENTS3定点DSP的乘法4定点DSP的除法（option）2定点DSP的加减法001011014543+)0010101101011000882定点DSP的加减法0010110145+)10101011-8511011000-402定点DSP的加减法ADDA，B(A＋BB)SUBA，B(A－BB)2定点DSP的加减法DADDA，B功能同ADD指令，对32位操作数进行运算DSUBA，B功能同SUB指令，对32位操作数进行运算2定点DSP的加减法溢出00111101+)01011011619110011000-1042定点DSP的加减法溢出计算结果超出数值表示范围上溢出下溢出2定点DSP的加减法溢出处理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2定点DSP的加减法溢出处理Q-1000111101+)0010110116191010010111502定点DSP的加减法溢出处理可以通过测试OVA或OVB位确定计算结果是否溢出。可自己确定处理方法。BC3240h，AOV2定点DSP的加减法溢出保护下溢出时，结果设定为负最大值在上溢出时，结果设定为正最大值；计算结果精度下降较大2定点DSP的加减法溢出保护001111016191+)010110111001100001111111-1271042定点DSP的加减法溢出保护TMS320C54/55x系列芯片中都有自动溢出保护功能SSBXRSBXOVMOVMOVM=1OVM=0注意：保护针对ALU中的低32位数据进行2定点DSP的加减法溢出保护OVM＝10x7071h+0x7071h=0x0000E0E2h0x70710000h+0x70710000h=0xFFFFFFFFh需在AH部分进行16位数据相加，才能进行溢出保护2定点DSP的加减法溢出保护指令SATB执行前执行后B7123456789B007FFFFFFFOVBXOVB12定点DSP的加减法溢出处理DSP提供处理帮助溢出保护DSP提供功能指令溢出保护DSP提供功能2定点DSP的加减法小数相加？2.54+)13.36115.9012定点DSP的加减法小数点对齐00101101.00101011.22.5(Q1)4510.75(Q2)43+)33.252定点DSP的加减法小数点对齐左移00101101.022.5(Q1)22.5(Q2)+)00101011.10.75(Q2)11000000101111111..31.75(Q2)33.252定点DSP的加减法小数点对齐右移00101101.22.5(Q1)10.5(Q1)10.75(Q2)+)00101010.101000010.33(Q1)2定点DSP的加减法小数点对齐两个进行加/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2定点DSP的加减法移位循环移位多移位ROARL每次带进位位（C）循环位移一位对32位数据进行执行后8bit的A(B)G位清02定点DSP的加减法移位循环移位算术移位多移位SFTAA，x，B-16<=x<=15x小于0，右移，否则左移运算对累加器A或B的40位数据进行受SXM位影响2定点DSP的加减法移位多移位算术移位逻辑移位SFTAAL，x，B-16<=x<=15x小于0，右移，否则左移运算对累加器A或B的40低32位数据进行位数据进行受空位补SXM位影响02定点DSP的加减法16位加减法32位加减法手动溢出处理自动溢出保护指令溢出保护Q值调整移位指令2定点DSP的加减法ADDDADDSUBDSUBSATROL(R)SFTASFTLOVMOVA(B)1引言1定点DSP的数据存储1引言目录2定点DSP的加减法1引言CONTENTS3定点DSP的乘法4定点DSP的除法（option）3定点DSP的乘法001023×）001100100010000000000000011063定点DSP的乘法11010101-35×）11111111011111110111111110001-153定点DSP的乘法1哈佛总线结构2流水线操作3456硬件乘法器无开销循环高效的指令浮点/定点运算3定点DSP的乘法DSP中可用单指令进行乘法运算指令：MPY缺省的乘数放在辅助寄存器T中3定点DSP的乘法6006X000002A02A0007有效数值3定点DSP的乘法结果的符号由于补码的最高位都为符号位，因此计算结果为32位，其低30位为有效数值位。运算后，将结果的数值左移1位，Q值加1，使得只有最高位为符号位，以提高计算结果的保存精度。3定点DSP的乘法结果的符号SSBXFRCTRSBXFRCTFRCT=1FRCT=0FRCT=1，乘法结果自动左移1位3定点DSP的乘法00000540546006XXFRCT=0000002A02A00072FRCT有效数值3定点DSP的乘法乘累加运算MACMACSmem，src(Smem)×(T)+(src)src结果受FRCT位的影响3定点DSP的乘法乘累加运算MAC*AR5+,A0000001000A000048E0000400T04000FRCT00100AR501011234010012343定点DSP的乘法乘累加运算MAC*AR5+,A0000001000A000091B000000048E0000400T040010FRCT100100AR501011234010012343定点DSP的乘法MASSQURSQURA3定点DSP的乘法00.10001.100102(Q2)3(Q1)0.51.5×）00100000000000001106(Q3)0.75.3定点DSP的乘法QQyXXD2xYYD2ZXYQxQyXD2YD2XDYD2(QxQy)QzZD23定点DSP的乘法截尾与舍入00110100101110001100001010010110?3定点DSP的乘法截尾与舍入00110100101110001100001010010110?3定点DSP的乘法截尾与舍入舍入001101001011100000110100101110011100001010010110＋1MPYR3定点DSP的乘法80006006X000002A02A+0007000003202A00003定点DSP的乘法截尾与舍入完成截尾或舍入后，计算结果的Q值应减去163定点DSP的乘法定点整数的乘法定点小数的乘法结果左移1位MPYMPYRFRCT截尾与舍入T1引言1定点DSP的数据存储1引言目录2定点DSP的加减法1引言CONTENTS3定点DSP的乘法4定点DSP的除法（option）4定点DSP的除法7.87516)126112140128120112808004定点DSP的除法010000000001000001111110------101111100-----.1------101111000Q0Q201110000------1------1------1------001100000010000000000000001111110.------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的除法整数除法有效位对齐EXPNORM对累加器操作，将累加器中将累加器中的数左移，移位数的扩展符号位数写入寄存器数为寄存器T中的数T4定点DSP的除法1111111111111111111111111111111111001011EXPAAFFFFFFFFCB-53FFFFFFFFCB-53T0000001925NORMAATFFFFFFFFCB-53FF960000000019001911111111100101100000000000000000000000004定点DSP的除法整数除法1数值调整2移位试减3结果保存4Q值调整4定点DSP的除法整数除法0100000001111110------1.除数<被除数01.1111104定点DSP的除法整数除法0100000001111110------1.0.除数<>被除数01.11111000.100000010004定点DSP的除法整数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4定点DSP的除法整数除法问题：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C实现shortdiv_s(shortvar1,shortvar2){shortvar_out=0;shorti;IntL_num,L_denom;L_num=var1;L_denom=var2;for(i=0;i<15;i++){var_out<<=1;L_num<<=1;if(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C实现参与运算的数应为正数，结果符号在除法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；当被除数为0时，结果直接为0计算完成后再判断加上4定点DSP的除法除法的DSP实现SUBC•SUBCSmem,AA-(Smem<<15)ALU若ALU>=0(ALU<<1)+1src否则(src<<1)src4定点DSP的除法除法的DSP实现••••••••SSBXSXMSTM#d-Qout,AR2LDd-Den,16,AMPYAd-NumABSASTHA,d-RemLDd-Num,AABSA••