16、嵌入式系统硬件处理单元技术解析

嵌入式系统硬件处理单元技术解析

1. 指令压缩与数字信号处理执行效率

在嵌入式系统中，为了满足时间约束而不依赖高时钟频率，可将架构定制到特定应用领域，如数字信号处理（DSP）。在DSP里，数字滤波是常见操作。

• 指令压缩技术 ：存在多种指令压缩技术，如二级控制存储、纳米编程、过程外联等。还有基于Huffman的技术等。
• 数字滤波计算 ：数字滤波器可根据输入信号 $w(t)$ 生成输出信号 $x(t)$，公式为 $x_s = \sum_{k=0}^{n - 1} w_{s - n + k + 1} * a_k$。以ADSP 2100系列DSP处理器为例，其具有两个存储器DM和PM，特殊的地址生成单元（AGU）可在索引寄存器I0 - I7中提供访问这些存储器的指针。该处理器有单独的加法和乘法单元，乘法器连接到第二个加法器以快速执行乘加（MAC）操作，一次迭代可在单个周期内完成。

以下是使用ADSP 2100系列处理器进行流水线计算的代码：

/* outer loop over sampling times ts */ {
    L0 = n; L4 = n;
    /* length of ring buffer(s) */
    M1 = 1; M5 = 1;
    /* increment for index registers */
    I0 = address of oldest value in w; I4 = start of weight table a;