real-time - 8086 和 DSP 微处理器上的点积

Question

我的老师每年都会在期末考试时给我们出一道题，但似乎没有人给他预期的结果。我个人不知道如何解决它。问题来了

让我们考虑一个常量数组A[a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7]，其中每个元素都是16位自然数，并且是实时获取的元素数组UU=[u0 u1 u2 u3 u4 u5 u6 u7] 其中每个元素左对齐并以 12 位表示。两个向量的点积为 Y=A*U^ 其中 ^ 是转置运算符。

a) 考虑连续地址上所有可用的数值，编写计算点积 Y 的指令序列。考虑每条指令的执行时间，如循环机，评估 Y 的执行时间。最终结果将存储在通用寄存器中。

b) 解释 DSP 微处理器的硬件模块的组件，这些组件可以缩短 Y 的执行时间。

从修正的范围我可以发现:

一)

1. 系数列表和循环缓冲区的内存管理用于采样)1p

2. 寻址指针的管理 0.5p

3. 乘法和加法运算(大小操作数和维度结果)1p循环执行得到结果0.5p。

b)

1. 内存的不同管理，并行的硬件管理指针1p
2. 乘法和加法 0.5 p 类型的指令
3. 并行执行的多指令 0.5 p
4. 零开销 1p 类型的指令循环
5. 来自定时器的中断请求，用于生成采样周期 1p
6. 当前 sample 1p的采购
7. 中断子程序的评估。 0.5便士
8. 采样周期与执行时间的关系中断例程。 0.5便士

对于第一个任务，我有一些想法。他给了我们一个提示，告诉我们即使 U 值是 12 位，8086 处理器也会获取 16 位，而这似乎是所有其他学生都没有做到的事情似乎没有观察到。对于第二项我不知道。

Answer 1

一些一般准则:

• 避免使用段覆盖前缀来寻址数据。在 8086 上，这样的前缀会导致 2 个时钟损失。
• 确保数据字对齐。当在奇数地址上寻址一个字时，8086 有 4 个时钟的惩罚。
• 不要对 CL 寄存器中的计数使用移位/循环。一系列单次轮类/轮换要快得多。
• 即使最终结果需要存储在内存中，也不要在计算中重复使用该内存。使用临时寄存器并仅在最后传输结果。

这是点积计算的一个版本:

    xor  bx, bx                ;3
    xor  cx, cx                ;3
    mov  si, 14                ;4
Again:
    mov  ax, [U + si]          ;8 + EA (=9)
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    mul  word ptr [A + si]     ;124-139 + EA (=9)
    add  bx, ax                ;3
    adc  cx, dx                ;3
    sub  si, 2                 ;4
    jnb  Again                 ;16 if taken, 4 if not taken
    mov  ax, bx                ;2
    mov  dx, cx                ;2

由于 U 数组“每个元素左对齐并以 12 位表示”，因此一系列移位对值进行标准化。
通过从两个数组的末尾开始迭代，可以避免循环控制上的 cmp。
将结果移至 DX:AX 似乎更自然。如果不需要则删除。

由于 mul 的执行时间不同，因此需要考虑两种情况:

• 最佳情况执行时间为:10 + (168 + 16) * 7 + (168 + 4) + 4 = 1474 个时钟
• 最坏情况执行时间为:10 + (183 + 16) * 7 + (183 + 4) + 4 = 1594 个时钟

<小时/>

部分展开将显示 5% 的速度提升，但代价​​是代码不太紧凑(从 36 字节到 56 字节)。

    xor  bx, bx                ;3
    xor  cx, cx                ;3
    mov  si, 10                ;4
Again:
    mov  ax, [U + si + 2]      ;8 + EA (=9)
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    mul  word ptr [A + si + 2] ;124-139 + EA (=9)
    add  bx, ax                ;3
    adc  cx, dx                ;3
    mov  ax, [U + si]          ;8 + EA (=9)
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    shr  ax, 1                 ;2
    mul  word ptr [A + si]     ;124-139 + EA (=9)
    add  bx, ax                ;3
    adc  cx, dx                ;3
    sub  si, 4                 ;4
    jnb  Again                 ;16 if taken, 4 if not taken
    mov  ax, bx                ;2
    mov  dx, cx                ;2

• 最佳情况执行时间为:10 + (332 + 16) * 3 + (332 + 4) + 4 = 1394 个时钟
• 最坏情况执行时间为:10 + (362 + 16) * 3 + (362 + 4) + 4 = 1514 个时钟