Algumas Características Típicas de DSPs

1. Algumas Características Típicas de DSPs • Instruções especiais para a implementação de equações às diferenças, ou convolução (Implementação de Filtros IIR e FIR): • Instruções num ciclo de relógioNomeadamente, Multiplicação + Adição (Multiply and Acumulate, MAC) (C3x – Instruções paralelas) • Facilidades para a Implementação de Buffers (C3x – Buffers circulares) • Ciclos por Hardware (C3x - Repeat Block)

2. O Processador TMS320C3x Endereçamento indirecto Cálculos intermédios Modos de endereçamento Imediato – constantesLDF 34, R1 Registo – acesso a registosLDF R2, R1 Directo – acesso a posições de memoria pré determinadasLDF @VAR, R0 Indirecto – acesso a posições de memoria indicadas em registos LDF *AR1, R2 • Registos R0 R0 Extended-precision register....R7 R7 Extended-precision registerAR0 R8 Auxiliary Register....AR7 Auxiliary RegisterDP Data-page pointerIR0 Index register 0IR1 Index register 1BK Block-size registerSP Active stack pointerST Status registerRS Repeat start addressRE Repeat end addressRC Repeat counter Consultar o Manual para descrição mais detalhada

3. Algumas Instruções Típicas Nota: O Resultado das Operações é sempre colocado no argumento da direita. @ - Endereçamento Directo (@Var = m[Var]) * - Endereçamento Indirecto (*AR1 = m[AR1]) • Load ( de Registos), LDI, LDF, etc • LDF R1, R3 – Copia para R3 o valor de R1 • Store (de Registos) , STI, STF, etc • STF R4, *AR0++ - Copia R4 para a posição de memoria apontada por AR0 e incrementa AR0 • Aritméticas, MPYI, MPYF, ADDF • MPYF *AR0++, *AR1--, R3 – R3=m[AR0]+m[AR1]; AR0=AR0+1; AR1=AR1-1 • Saltos, Beq, B, Bne • Dependem do resultado da ultima operação m[x] = conteúdo da posição de memória x

4. Uma página do Manual src- pode ter vários modos de endereçamento Integer overflow occurs when any of the most significant 16 bits of the 48-bit result differs from the most significant bit of the 32-bit output value. Cycles 1 Status Bits These condition flags are modified only if the destination register is R7 - R0. LUF Unaffected. LV 1 if an integer overflow occurs, unchanged otherwise. UF 0. N 1 if a negative result is generated, 0 otherwise. Z 1 if a zero result is generated, 0 otherwise. V 1 if an integer overflow occurs, 0 otherwise. C Unaffected. Mode Bit OVM Operation is affected by OVM bit value. MPYI Multiply Integer Syntax MPYI src, dst Operation dst x src -> dst Operands src general addressing modes (G): 0 0 register (Rn, 0 <= n <= 27) 0 1 direct 1 0 indirect 1 1 immediate dst register (Rn, 0 <= n< = 27) Description The product of the dst and src operands is loaded into the dst register. The src and dst operands, when read, are assumed to be 24-bit signed integers. The result is assumed to be a 48-bit signed integer. The output to the dst register is the 32 least significant bits of the result. dst - registo Nota: Retirada do ficheiro de ajuda

5. Implementação de um FIR • São necessárias duas zonas de memoria: • Buffer com as amostras do sinal de entrada x[n] • Tabela com os coeficientes da resposta Impulsiva • Como manter o Buffer actualizado? Buffer circular! • M+1 ciclos para implementar um FIR de ordem M

6. Instruções Paralelas • Duas instruções são executadas simultaneamente! • Em geral os registos são lidos no inicio do ciclo de relógio e escritos no fim! Ex: Instrução MAC, Multiply and Acumulate MPYF3 *AR0++, *AR1++, R0 || ADDF3 R0, R2, R2 O valor somado a R2, não é o resultado da multiplicação, mas sim o valor anterior de R0

7. Saltos Atrasados e Pipeline Pipeline As instruções são executadas em paralelo num esquema tipo linha de montagem • Quando à um salto o pipeline é interrompido, já que o processador não sabe que instrução vai executar de seguida! Solução: Saltos atrasadosBcondD As três instruções seguintes ao salto são executadas. Ex: CMPI 0, R1BeqD LoopMPYF R3,R2ABSF R2, R2STF R2, @Var As três instruções são executadas antes do salto!

8. Endereçamento Circular • Exemplo, somar todos os valores de um buffer circular: • BUF_SZ .set 127 • .brstart "buf_sec", BUF_SZ .sect "buf_sec“BUF_STR .loop BUF_SZ .float 0.0 .endloopbuf_str .word BUF_STR .text • ............................. • ; AR0 aponta para o início do buffer circular • LDI BUF_SZ,BK ; Indica tamanho do buffer RPTS BUF_SZ -1 ; repete a próxima instrução BUF_SZ vezes ADDF *AR0++%, R1 ; soma valores Representação física O buffer deve ser alinhado numa posição com log2N bits a zero Representação lógica Endereçamento circular

9. Implementação de um FIR ;**************************************************** ; Filtros FIR de ordem N-1 (N coeficintes) ; y(n)= a(0)*x(n) + a(1)*x(n-1) + a(2)*x(n-2)+... a(N-1)*x(n-N+1) ; ; R0 - Input x(n) ; ; AR0 - Filter coeficients : a(0), a(1), ... , a(N-1) ; AR1 - Circular Buffer Pointer: x(n-1), ...., x(n-N) ; (deve ser presevado entre chamadas) ; N - Numero de coeficientes do filtro ; ; Altera: R0, AR0, AR1 ; R2 - Output y(n) ;**************************************************** ; Enderecamento circular, cuidado: Endereco inicial =xxxxx(0)n b ; n = numero de bits ate ao ultimo '1' de BK ; Ex: BK=31 => xx xxx0 0000 ; BK=32 => XX XX00 0000 (buffer de 64 amostras!) ; BK = N = Tamanho do Buffer ; Assim este deve ser <> que 2^n-1 ; O filtro comeca por inserir a amostra corrente no buffer. ; ; Filtro FIR1: in - R0; out - R2 FIR1 ldi N, BK ldf *AR1--(1)%, R2 ; AR1 aponta para x(n-N) ; R2 auxiliar stf R0, *AR1 ldf 0.0, R2 ldf 0.0, R1 ;O primeiro add utiliza o valor passado de R1 rpts N-1 mpyf3 *AR0++, *AR1++(1)%, R1 ; dst1=R0 ou R1 || addf3 R2,R1,R2 ; dst2=R2 ou R3 addf3 R2,R1,R2 ;Falta adicionar o ultimo valor sti AR1, @fir1_bf

10. Implementação de um IIR AR0 AR1 * INPUT: R2, AR0, AR1, BK * MODIFIED: R0, R1, R2, AR0, AR1* RESULT: R0 * AR1 should be preserver between calls ** CYCLES: 11 WORDS: 8 .global IIR1; * FILTER * IIR1: MPYF3 *AR0,*AR1,R0* ; a2 * d(n-2) -> R0 MPYF3 *++AR0(1),*AR1––(1) % ,R1* ; b2 * d(n-2) -> R1 MPYF3 *++AR0(1),*AR1,R0 ; a1 * d(n-1) -> R0 || ADDF3 R0,R2,R2 ; a2*d(n-2)+x(n) -> R2 MPYF3 *++AR0(1),*AR1––(1)%,R0 ; b1 * d(n-1) -> R0 || ADDF3 R0,R2,R2 ; a1*d(n-1)+a2*d(n-2)+x(n) -> R2 MPYF3 *++AR0(1), *AR1––(1)%,R2 ; b0 * d(n) -> R2 ; !!!d(n-3) erro!!! || STF R2,*AR1--(1)% ; store d(n) (in d(n-2))and point to d(n-1) ADDF R0,R2 ; b1*d(n-1)+b0*d(n) -> R2 ADDF3 R1,R2,R0 ; b2*d(n-2)+b1*d(n-1)+b0*d(n) -> R0 RETS ; Return Só são necessárias duas posições!! Endereços Buffer circular R2 Cálculo de d[n] R0 d[n] = w[n] Cálculo de y[n] R1