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数字信号处理器的处理速度

2021.9.05

  处理器是否符合设计要求,关键在于是否满足速度要求。测试处理器的速度有很多方法,最基本的是测量处理器的指令周期。

  但是指令执行时间并不能表明处理器的真正性能,不同的处理器在单个指令完成的任务量不一样,单纯地比较指令执行时间并不能公正地区别性能的差异。一些新的DSP采用超长指令字(VLIW)架构,在这种架构中,单个周期时间内可以实现多条指令,而每个指令所实现的任务比传统DSP少,因此相对VLIW和通用DSP器件而言,比较MIPS的大小时会产生误导作用。

  即使在传统DSP之间比较MIPS大小也具有一定的片面性。例如,某些处理器允许在单个指令中同时对几位一起进行移位,而有些DSP的一个指令只能对单个数据位移位;有些DSP可以进行与正在执行的ALU指令无关的数据的并行处理(在执行指令的同时加载操作数),而另外有些DSP只能支持与正在执行的ALU指令有关的数据并行处理;有些新的DSP允许在单个指令内定义两个MAC。因此仅仅进行MIPS比较并不能准确得出处理器的性能。

  解决上述问题的方法之一是采用一个基本的操作作为标准来比较处理器的性能。常用到的是MAC操作,但是MAC操作时间不能提供比较DSP性能差异的足够信息,在绝大多数DSP中,MAC操作仅在单个指令周期内实现,其MAC时间等于指令周期时间,如上所述,某些DSP在单个MAC周期内处理的任务比其它DSP多。MAC时间并不能反映诸如循环操作等的性能,而这种操作在所有的应用中都会用到。

  最通用的办法是定义一套标准例程,比较在不同DSP上的执行速度。这种例程可能是一个算法的“核心”功能,如FIR或IIR滤波器等,也可以是整个或部分应用程序,如语音编码器等。

  在比较DSP处理器的速度时要注意其所标榜的MOPS(百万次操作每秒)和MFLOPS(百万次浮点操作每秒)参数,因为不同的厂商对“操作”的理解不一样,指标的意义也不一样。例如,某些处理器能同时进行浮点乘法操作和浮点加法操作,因而标榜其产品的MFLOPS为MIPS的两倍。

  其次,在比较处理器时钟速率时,DSP的输入时钟可能与其指令速率一样,也可能是指令速率的两倍到四倍,不同的处理器可能不一样。另外,许多DSP具有时钟倍频器或锁相环,可以使用外部低频时钟产生片上所需的高频时钟信号。

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