DSP algoritmalarını doğrudan C veya montajda mı yazıyorsunuz? [kapalı]

Derleyici paketi CrossCore Studio ile birlikte bir Analog Devices dijital sinyal işlemcisi (BF706) üzerinde bir DSP projesi (IIR filtreleme) üzerinde çalışıyorum. FIR ve IIR filtreleri ve bunun için kütüphane işlevleri gibi basit DSP öğeleri için bazı örnekleri vardır. İşlemci kılavuzu, montaj talimat setini açıklar ve C üzerinde yorum yapmaz.

Benim sorum bu özel uygulamadan kaynaklanıyor, ancak DSP geliştiricilerinin takip ettiği en iyi uygulamaların olduğunu düşündüm. Bu yüzden genel olarak çerçeveleyeceğim:

Bu DSP ile gelen örneklerle gerçekleştirdiğim şey, DSP uygulamaları için tasarlanmış devreleri kullanmak istersem, bu talimatları doğrudan çalıştırmak için montajda programlamam gerektiğidir. (Çarpma ve ekleme gibi) Sadece C'de programlıyorum, derleyici (DSP çip şirketinden de geliyor) onu bu DSP için optimize etmiyor ve yeteneklerini kullanmıyor mu? Yoksa doğrudan derlemede DSP yordamları yazmam gerekir mi?

Sonunda montajdaki her şeyi uygulamayı planlasanız bile, algoritmanızın daha yüksek bir dilde (C'nin derleme ile karşılaştırıldığı) uygulanması her zaman daha iyidir.

• büyük olasılıkla, montaj bile gerekmez . Derleyiciniz tarafından oluşturulan kod tasarım hedeflerinize uygunsa, işiniz yapılır.

• değilse, derleme kodunuzu sıfırdan başlatmayacaksınız . Derleyicinin sizin için ilk kodu oluşturmasına izin verin ve bunu optimize edilmiş montaj sürümünüz için bir taban olarak kullanın.

• daha sonra, optimize edilmiş montaj kodunuzu test etmeniz gerektiğinde, C sürümüne sahip olmaktan memnuniyet duyarsınız . Test giriş verileriniz için doğru çıktıyı manuel olarak hesaplamak yerine, bu giriş verilerini optimize edilmemiş C uygulamanıza besleyebilir, ardından montajın yaptığınız optimizasyonlardan sonra tam olarak aynı çıktıyı üretip üretmediğini kontrol edebilirsiniz.

Birkaç yıl sonra yeni bir geliştiricinin algoritmanızda değişiklik yapması gerekiyorsa ve elindeki tek şey son derece optimize edilmiş bir montaj kodu ise, sıfırdan başlamak zorunda olmaları için yüksek bir şans var.

Derleyici yazarları bu hedef için optimize etmek için biraz çaba harcarlarsa, en azından özel DSP talimatlarını / mimarisini biraz kullanırlar. Ancak nihai performans için asla elle ayarlanmış montaj kadar iyi olmayacaktır. Yine de yeterince iyi olabilir - uygulamanıza bağlıdır.

Diğer alternatifler:

1. Programınızın çoğunu C'ye ve sadece derlemedeki en kritik sayısal kısma yazın.
2. Programı C'ye yazın ve üretici veya üçüncü taraflar tarafından sağlanan kütüphaneleri kullanın - FFT'ler, FIR / IIR filtreleri vb. bunu kullanabilir (bunun için ödeme yapmanız gerekebilir) ve uygulamanıza bağlayabilirsiniz.

Erken optimizasyon tüm kötülüklerin köküdür. - Donald Knuth

Kodunuzdan yeterli performans alamadığınızı fark ettiğinizde, önce programınızı profilleyin, tıkanıklıkları bulun, performans gereksinimlerinizi analiz edin ve yalnızca optimizasyon yapmaya başlayın. Montaj kodunun yazılması son çare.

Sorum şu ki, sadece C'de programlıysam, derleyici (DSP çip şirketinden de geliyor) onu bu DSP için optimize etmiyor ve yeteneklerini kullanmıyor mu?

Evet, C derleyicisi adil miktarda optimizasyon yapabilir. Ancak bu derleyicinin kalitesine bağlıdır. Genellikle, bir insan derlenmiş C kodundan daha hızlı montaj kodu yazabilir. İnsan acı ve ıstırap pahasına budur.

Yoksa doğrudan derlemede DSP yordamları yazmam gerekir mi?

Önce C'ye, sonra profile yazın, ardından montajda yazmanız gerekip gerekmediğine karar verin. Umarım, meclise ihtiyacınız olmaz.

Tüm boruların dolu olduğu varsayılarak, DSP'niz maksimum sürekli MAC'lerle tanıtılacaktır. Bu açık bir şekilde elde edilebilecek bir üst sınır. Analizlerinizden filtrelerinizin ve diğer işlemlerinizin kaç MAC alacağını biliyorsunuz. DSP çekirdeğini maksimumda çalıştıramayacağınız için ilkinin ikincisinin en az iki katı olmasını hedefleyin. Tıpkı% 70'lik bir kaynağın üzerinde bir FPGA doldurmaya çalışmamanız gibi (PAR bunun üzerinde çok yavaşlar), geliştirme son birkaç teorik MAC'yi bir DSP'den sıkmaya çalışırken çok yavaşlayabilir.

Tüm uygulamanızı C olarak kodlayacaksınız.Tümleyici, test enjeksiyonu ve görünürlük, temizlik vb. Tüm ekstra, gerekli şeyleri yazmak pratik değildir. Test filtresinin C versiyonunu yazın. Aslında bu canavar için montajcı yazabildiğinizi doğrulamak için aynı filtrenin montajcı sürümünü yazın.

Şimdi biraz zamanlama yapın. Tedarikçi tarafından onaylanmış bir RTOS kullanın. Test birleştirici modülünüzün çalışma süresini bir C sürümüyle karşılaştırın. Eğer yüzde birkaçının içindeyse, devam et. Üçlü ise, belgeleri okuyun, satıcıyı test edin ve derleyicinin neden ayarlamadığını öğrenin. Doğru derleyici bayraklarını ayarlamak için C'nin lezzetini yazmayı öğrenmeniz gerekebilir, derleyiciyi her şeyi yeniden derlemek için derleyiciyi düzgün bir şekilde nasıl kullanacağınızı bulmak daha hızlı olacaktır.

Tüm bunları bir DSP'ye, bir takım zincirine taahhüt etmeden önce yaptınız.

Çalışabileceğiniz bir araç zincirine sahip olduğunuzda, maksimuma en yakın olacak şekilde ayarlayabileceğiniz bir derleyici, bazı zamanlama boşluğu bırakılmış bir DSP, daha sonra kod paketinizin çok az bölümünün yerleştirilmesi gerekeceğinden emin olabilirsiniz. iş bitirmek için.

Bu soruyu daha önce yanıtlamış olmama rağmen, farklı bir bakış açısını göstermek için başka bir cevap ekleyeceğim:

C yazın, montajı okuyun!

Bu nedenle, derlemede yazmak yerine, mantığı C'ye yazacak ve C kodunun derleyici çıktısının optimum olduğundan emin olacaksınız. Montajcı çıktısını etkilemek için genellikle C kodunda belirli numaralar yapabilirsiniz. Mantıklı olduğunda statik satır içi işlevleri kullanın. DSP'nin desteklediği bazı özel talimatları kullanmanız gerekiyorsa, özel talimatın statik satır içi işlev soyutlamasını yapın ve soyutlamayı kullanarak özel talimatı arayın.

DSP'leri hiç programlamam gerektiğini söylememe rağmen, derlenmiş montajı dikkatle izlerken C kodunu yazma yaklaşımı benim için x86 makinelerinde çok iyi çalıştı. O kadar iyi ki, mümkün olan en iyi performansı elde etmek için montajda hiçbir zaman hiçbir şey yazmak zorunda kalmadım. Montaj kodu optimize yerine montaj en uygun şekilde C kodunu değiştirmek olacaktır.

Tabii ki, bu mevcut iyi C derleyicilerine bağlıdır. X86 için bu tür derleyiciler mevcuttur (genellikle varsayılandan daha yüksek bir optimizasyon düzeyi belirtmeniz gerekir). DSP'ler için, derleyicilerin iyi olup olmadığını bilmiyorum.

Bu yaklaşımın yararı, belirli bir DSP için en uygun montajla sonuçlanacak şekilde optimize edilmiş tek bir taşınabilir kod tabanına sahip olmanızdır, ancak DSP başka bir şeye değiştirilirse de çalışır. Elbette, yeni DSP'de mümkün olan en iyi performansı elde etmek için C kodunu biraz ayarlamanız gerekebilir.

Genel olarak, aşağıdaki durumlarda montajcı kaynakları yazmak gerekli değildir:

• C'yi kritik bölümlerde optimize edersiniz: "register" anahtar kelimesi, satır içi işlevler, ...
• asm bloklarını kullanan C programının bazı fonksiyonları olabilir

Bu , C derleyicisi tarafından oluşturulan birleştiriciyi manuel olarak gözden geçirmek (kritik parçalar için) ve yeterli optimizasyon düzeyine kadar kaynağı değiştirmek anlamına gelir .

Burada FIR / IIR filtreleri kullanırsanız, hangi algoritmayı (önemsiz algoritmaya karşı hızlı Fourier dönüşümü (FFT)) kullandığınızdan (C'ye karşı montaj) çok daha önemli olduğunu söyleyebilirim.

Montajda FFT yazabilir miyim? Muhtemelen değil.

Kendime FFT yazabilir miyim? Bunun cevabı da muhtemelen değil, çünkü FFT zaten birçok kez uygulandı. Yani FFT zaten uygulanmış bazı kütüphane bulacaksınız. C'nin taşınabilir bir dil olduğu düşünüldüğünde, derleme olmasa da, C'de zaten varolan kütüphaneleri bulma olasılığınız daha yüksek olacaktır.

Mümkün olan en üst düzey performansı istiyorsanız, bir FFT algoritmasının montaj dilinde olabildiğince çabuk çalışması için el ile ayarlayabilirsiniz. Ama çok istisnai durumlar dışında bunu yapmanın mantıklı olduğuna gerçekten inanmıyorum.

Kendi görüşüm FWIW, istediğiniz zaman maksimum hız / verimlilik / verim / ne olursa olsun, montajcı, sizin yetkin olduğunuz sürece arkadaşınızdır. Bir derleyici aptal; yalnızca yazarının programlamak için ne düşündüğünü bilir ve yazarı başvurunuzu hiç bilmiyordu.

İtiraf etmeliyim ki, 80'li yılların başından beri 80'li yılların başından beri sevdim, "makine kodu" öğrenmenin bunlardan herhangi bir yararlı performans elde etmek için bir önkoşul olduğu birçok açıdan modern MCU'lardan farklı değil), ancak rolünün devam ettiğini düşünüyorum olarak maksimum verim için programa giderken. Ayrıca, bir derleyicinin düşünmeyeceği her türlü optimizasyon kısayolunu atabileceğiniz için son derece faydalıdır, çünkü bir derleyici hiç düşünemez.

C tamam sanırım. Ancak, makinenizin donanım düzeyinde ne yapmasını istediğinizi gerçekten biliyorsanız, montajcıya gidin.