基于ZSP400的C程序优化方法研究

摘要

本文首先给出超标量处理器的关键技术一流水线和超标量，然后深入讨论了ZSP400的架构特征及各功能模块的工作原理。在此基础上分析ZSP400应用C程序设计的特殊性，说明程序优化的目的、意义和可行性，提出C程序优化的评估标准，并给出一般优化流程。通过改进C程序结构并结合ZSP400的架构特点提出基于C语言的程序优化方法，利用这些方法编写简单的示例程序，用ZViewIDE分别对优化前后的示例程序进行编译与调试，通过比较二者函数统计信息来判定示例程序性能是否提高，从而验证优化方法的正确性与可行性。最后应用这些优化方法对离散余弦变换（DCT，Discrete Cosine Transform）C实现程序进行了优化，使程序性能获得了明显的提高，进一步验证了优化方法的正确性和可行性。本文所有仿真结果都是在ZViewIDE C编译器自动优化级选项设为最高（即-03级）的情况下得到的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景

1.2课题的主要工作

1.3论文的结构安排

第二章超标量处理器关键技术

2.1流水线技术

2.1.1提出的动机

2.1.2流水线理想假设

2.1.3流水线技术对处理器性能的影响

2.2超标量流水线技术

2.2.1超标量流水线

2.2.2其它辅助技术

2.3本章小结

第三章ZSP400架构分析

3.1基本功能单元

3.2指令单元(IU)

3.2.1指令缓存和指令预取器

3.2.2分支预测

3.3数据单元(DU)

3.3.1数据缓存、数据预取器和数据链接

3.3.2数据链接建立

3.3.3 DU写入

3.3.4环形缓冲器

3.3.5反向进位寻址

3.4流水控制单元(PCU)

3.4.1互锁流水线

3.4.2分组规则

3.4.3中断

3.4.4计时器

3.5执行单元(EU)

3.5.1算术逻辑单元(ALU)

3.5.2乘加器(MAC)

3.5.3通用寄存器阵列

3.6控制寄存器阵列(CRF)

3.7本章小结

第四章基于ZSP400的C程序优化方法

4.1优化的意义与可行性

4.2 C程序优化的评估标准

4.3 C程序优化流程

4.4 C程序优化方法

4.4.1优化C程序的实现算法

4.4.2充分利用内联函数和DSP库函数

4.4.3调整C程序结构

4.5常用优化技巧

4.6本章小结

第五章基于ZSP400的DCT程序优化设计

5.1 DCT的基本原理

5.2一维DCT程序优化设计

5.2.1一维DCT算法概述

5.2.2一维DCT程序优化

5.3二维DCT程序优化设计

5.4本章小结

第六章总结与展望

致谢

参考文献

附录