[发明专利]一种超长指令字处理器的设计和优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理器技术领域，具体涉及一种超长指令字(VLIW，Very LongInstruction Word)处理器的设计和优化方法。

背景技术

数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)理论和技术是目前电子技术和IT领域中的一个基本工程理论和核心技术。DSP技术已经深入到了各个工业应用技术中，成为21世纪初各种新技术的一个共同基础。数字信号处理的实现方法大体上有如下5种方法。

(1)在通用计算机上用软件实现。软件可以自己编写，也可使用现成的软件包，如Matlab工具。Matlab几乎可以实现所有数字信号处理的仿真，而且部分仿真程序还可以转化为C语言，再通过DSP的C编译器直接在DSP硬件上运行。这对非实时系统或准实时系统很有吸引力，但缺点是速度太慢。

(2)用单片机实现。某些单片机具有16位×16位的乘法运算和内积运算功能，CPU时钟可达到几十MHz，在处理复杂的数字信号方面可以和低端DSP芯片相媲美，价格却要比专用的DSP芯片廉价。

(3)用各种型号的通用DSP芯片实现。

(4)用现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)开发特定用途集成电路(ASIC)芯片实现数字信号处理算法。通过软件编程用硬件实现特定的数字信号处理算法，可以实现算法的并行运算，既可以作为独立的数字信号处理器，也可以作为DSP芯片的协处理器。

(5)用通用计算机系统+加速卡的方法来实现。由于大数据量处理时，加速卡和计算机之间的数据交换速度比较慢，因而通用计算机只能起到管理者的作用，而不能参与实时处理。

在上述五种实现数字信号处理的方法中，第3种基于通用(或专用)DSP处理器的DSP设计是DSP开发者最常选用的设计方法。用DSP芯片来构成DSP应用系统，其主要优势是DSP芯片具有很好的通用性和可靠性，又适用于各种DSP算法实现的通用硬件结构，并且开发工具链完善，开发难度低。

当前主流的DSP芯片都是采用哈佛体系结构，数据存储器与指令存储器分开保存且独立编址。部分高端的DSP处理器还采用VLIW体系结构，它能够在一个周期内使多个数据处理单元并行工作，即执行一条包含多个微指令的超长指令，其中每个微指令控制一个数据处理单元工作。复杂的数字信号处理任务就是分配在这些并行数据处理单元上完成的。

基于通用DSP芯片的典型开发流程，如图1所示，主要包括如下几个开发阶段：

步骤10，开发者利用MATLAB等数学工具对DSP算法进行优化设计和仿真，以获得满足功能要求和适应硬件特点的算法模型。

步骤11，根据DSP目标系统的功能要求、技术指标、系统升级可行性、性能标准可能的变化以及成本限制等因素，具体确定并行使用的DSP处理器的数量和型号。

步骤12，根据选定的DSP处理器和系统功能要求，完成应用系统评估板或测试板的设计，以便调试DSP软件程序，验证实际系统中各项指标的可实现性及应用系统的可行性。

步骤13～16，根据MATLAB的算法模型和DSP评估板的硬件结构，编写C、C++程序或汇编程序。在DSP开发环境(如CCS)中进行编译、仿真，然后通过DSP硬件仿真器在应用板或评估板上进行调试和实时仿真。

步骤17，完成DSP应用系统。

上述的设计流程对于固定架构的VLIW体系结构是完全适用的，这也得到了无数成功设计的检验。但是面对体系结构可变的DSP处理器，上述设计流程就不能发挥可变架构的优势，也不能提供可能的优化建议，不利于系统性能的提高和成本的降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超长指令字处理器的设计和优化方法，按照本发明所述方法，设计者可以从任意处理器出发，弥补了传统开发流程不能发挥可变VLIW体系结构优势的不足，实现了面向最终应用的VLIW处理器开发，提高了VLIW处理器的系统性能并降低了VLIW处理器的成本。

为解决上述技术问题，本发明提供方案如下：

一种面向应用的超长指令字VLIW处理器的设计和优化方法，包括：

步骤A，接收利用高级编程语言开发出的针对具体应用的软件代码作为当前软件代码，进入步骤B；

步骤B，将当前软件代码交叉编译到当前VLIW处理器架构上，生成所述当前软件代码的机器码并进入步骤C，其中，所述当前VLIW处理器架构是通过处理器架构参数描述文件指定的；