TI DSP C 代码优化手册：TMS320C6000编译器优化指南

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"TI DSP C Optimistic Manual (C 优化手册)" 是 Texas Instruments 针对 TMS320C6000 系列 DSP 的官方代码优化指南，旨在帮助开发者提升 C 语言代码在该平台上的性能。该文档不仅适用于 TMS320C6000，对于理解其他芯片的代码优化也有一定的指导价值。 TI DSP C 优化手册详细介绍了如何针对 TMS320C6000 DSP 进行高效的 C 语言编程。TMS320C6000 是一款高性能的数字信号处理器，广泛应用于通信、音频处理、图像处理等多个领域。由于其特殊的架构和指令集，进行针对性的代码优化可以显著提高程序运行效率。手册中可能涵盖以下几个核心知识点： 1. **理解 DSP 架构**：在优化代码之前，开发者需要了解 TMS320C6000 的硬件特性，如流水线结构、寄存器配置、内存组织等，这些都直接影响着代码的执行速度。 2. **编译器优化选项**：手册会介绍如何使用 TI 的 Optimizing Compiler 设置不同的优化级别，比如 `-O1`、`-O2` 和 `-O3`，以及它们对代码生成的影响。 3. **循环优化**：循环是 DSP 应用中的常见结构，优化手册会讲解如何减少循环展开、利用循环不变量、预计算循环边界等方式来加速循环执行。 4. **内联函数与函数调用开销**：内联函数可以消除函数调用的开销，手册会指导何时及如何使用内联函数以提高效率。 5. **向量化编程**：利用 DSP 的向量处理能力，将多个运算打包成单个指令，可以大大提高计算密集型任务的速度。 6. **内存访问优化**：理解数据存储布局，避免不必要的数据对齐开销，以及有效利用片上缓存，都是提升性能的关键。 7. **并行处理与任务调度**：如果 DSP 支持多核或并行处理，手册会涉及如何设计并行算法，以及如何分配任务以实现最佳性能。 8. **代码大小优化**：在某些资源受限的应用中，代码体积也是需要考虑的因素。手册可能会提供减少代码大小的技巧，例如减少全局变量、使用位操作等。 9. **错误检查与调试**：尽管优化可能导致调试难度增加，但手册也会提供一些在优化后仍然能够有效调试代码的策略。 10. **TI 的标准保修条款**：手册最后提醒用户，TI 对其产品按照销售时适用的规格提供保证，但不承担应用程序协助或客户产品设计的责任，用户需负责自己的产品设计和应用。通过深入学习和实践 TI DSP C 优化手册，开发者可以充分利用 TMS320C6000 的性能，编写出更高效、更优化的代码，从而提高整体系统的运行效率。

Contents

xvi

10 Library-Build Utility 10-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Describes the utility that custom-makes run-time-support libraries for the options used to

compile code. You can use this utility to install header files in a directory and to create custom

libraries from source archives.

10.1 Standard Run-Time-Support Libraries 10-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.2 Invoking the Library-Build Utility 10-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.3 Library-Build Utility Options 10-4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.4 Options Summary 10-5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 C++ Name Demangler 11-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Describes the C++ name demangler and tells you how to invoke and use it.

11.1 Invoking the C++ Name Demangler 11-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11.2 C++ Name Demangler Options 11-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11.3 Sample Usage of the C++ Name Demangler 11-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A Glossary A-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Defines terms and acronyms used in this book.

Figures

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1−1 TMS320C6000 Software Development Flow 1-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2−1 C/C++ Compiler 2-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−1 Compiling a C/C++ Program With Optimization 3-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−2 Software-Pipelined Loop 3-4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−1 4-Bank Interleaved Memory 4-33. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−2 4-Bank Interleaved Memory With Two Memory Spaces 4-34. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−1 Char and Short Data Storage Format 8-9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−2 32-Bit Data Storage Format 8-10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−3 40-Bit Data Storage Format 8-11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−4 64-Bit Data Storage Format 8-12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−5 Double-Precision Floating-Point Data Storage Format 8-13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−6 Bit Field Packing in Big-Endian and Little-Endian Formats 8-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−7 Register Argument Conventions 8-20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−8 Format of Initialization Records in the .cinit Section 8-53. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−9 Format of Initialization Records in the .pinit Section 8-55. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−10 Autoinitialization at Run Time 8-56. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−11 Initialization at Load Time 8-57. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9−1 Interaction of Data Structures in I/O Functions 9-5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9−2 The First Three Streams in the Stream Table 9-6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tables

xviii

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2−1 Compiler Options Summary 2-6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2−2 Compiler Backwards-Compatibility Options Summary 2-24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2−3 Predefined Macro Names 2-26. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2−4 Raw Listing File Identifiers 2-36. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2−5 Raw Listing File Diagnostic Identifiers 2-37. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−1 Options That You Can Use With −O3 3-18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−2 Selecting a Level for the −ol Option 3-18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−3 Selecting a Level for the −on Option 3-19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−4 Selecting a Level for the −op Option 3-21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−5 Special Considerations When Using the −op Option 3-22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−1 Assembly Optimizer Directives Summary 4-13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5−1 Sections Created by the Compiler 5-11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7−1 TMS320C6000 C/C++ Data Types 7-6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7−2 Valid Control Registers 7-8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−1 Data Representation in Registers and Memory 8-8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−2 Register Usage 8-18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−3 TMS320C6000 C/C++ Compiler Intrinsics 8-27. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−4 TMS320C64x C/C++ Compiler Intrinsics 8-31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−5 TMS320C67x C/C++ Compiler Intrinsics 8-35. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8−6 Summary of Run-Time-Support Arithmetic Functions 8-48. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9−1 Macros That Supply Integer Type Range Limits (limits.h/climits) 9-19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9−2 Macros That Supply Floating-Point Range Limits (float.h/cfloat) 9-20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9−3 Summary of Run-Time-Support Functions and Macros 9-30. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10−1 Summary of Options and Their Effects 10-5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Examples

xix

Contents

Examples

2−1 Using the inline keyword 2-39. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2−2 How the Run-Time-Support Library Uses the _INLINE Preprocessor Symbol 2-41. . . . . . . . .

2−3 An Interlisted Assembly Language File 2-47. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−1 Software Pipelining Information 3-6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−2 The Function From Example 2−3 Compiled With the −O2 and −os Options 3-31. . . . . . . . . .

3−3 The Function From Example 2−3 Compiled With the −O2, −os, and −ss Options 3-32. . . . .

3−4 Strength Reduction, Induction Variable Elimination, Register Variables,

and Software Pipelining 3-36. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−5 Control-Flow Simplification and Copy Propagation 3-39. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−6 Data Flow Optimizations and Expression Simplification 3-42. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−7 Inline Function Expansion 3-43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3−8 Register Tracking/Targeting 3-45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−1 Linear Assembly Code for Computing a Dot Product 4-9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−2 C Code for Computing a Dot Product 4-10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−3 Lmac Function Code Showing Comments 4-12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−4 Load and Store Instructions That Specify Memory Bank Information 4-36. . . . . . . . . . . . . . . .

4−5 C Code for Dot Product 4-37. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−6 Linear Assembly for Dot Product 4-38. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−7 Dot Product Software-Pipelined Kernel 4-38. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−8 Dot Product From Example 4−6 Unrolled to Prevent Memory Bank Conflicts 4-39. . . . . . . . .

4−9 Unrolled Dot Product Kernel From Example 4−7 4-40. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−10 Using .mptr for Indexed Pointers 4-41. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−11 Annotating a Memory Reference 4-44. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−12 Software Pipeline Using .mdep ld1, st1 4-45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4−13 Software Pipeline Using .mdep st1, ld1 and .mdep ld1, st1 4-45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5−1 Sample Linker Command File 5-13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6−1 Sample Stand-Alone Simulator Banners 6-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6−2 Passing Options on the Command-Line 6-6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6−3 Profiling Dot Product Routines 6-8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6−4 C Code With Clock Function 6-10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6−5 Stand-Alone Simulator Results After Compiling and Linking Example 6−4 6-10. . . . . . . . . . .

7−1 Define and Use Control Registers 7-9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7−2 Use of the restrict type qualifier with pointers 7-14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7−3 Use of the restrict type qualifier with arrays 7-14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7−4 Using the CODE_SECTION Pragma 7-19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7−5 Using the DATA_MEM_BANK Pragma 7-21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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