Instructions DSP et calcul pour traitement de signal
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December 05
Cours Microinformatique I
Microinformatique I
Instructions DSP et calcul
pour traitement de signal
Francesco Mondada
Laboratoire de systèmes autonomes
I2S - STI - EPFL
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Autonomous Systems Lab
Cours MicroInfo I
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Microinformatique I
Introduction
Les dsPIC disposent de ressources de calcul très intéressantes,
qui visent le calcul temps réel de signaux digitaux. Ces ressources
ne sont pas exploitées directement pas le compilateur.
Dans ce cadre il est important de comprendre:
• Quelles instructions permettent un gain de temps/mémoire
• Dans quel cadre de calcul elles sont utilisées
• Comment les intégrer avec du code “généraliste” en C.
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Microinformatique I
Introduction
Sujets de ce cours:
• L’instruction MAC et le cadres d’utilisation DSP
• registres / variables utilisés et leur gestion
• Le cadre d’utilisation typique de cette instruction
Filtrage
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Motivation
Filtrage numérique (FIR Finite Impulse Response):
b1
+
b1
+
b1
+
b1
+
Z-1
Z-1
Z-1
Z-1
b1
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Instruction MAC
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Exemple:
MAC
W4*W7, A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7, [W13]+=2
W4
A
W7
x
+
A
Mémoire
W8
W4
Adresse
2
W8
+
W8
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Exemple:
MAC
W4*W7, A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7, [W13]+=2
Mémoire
W10
W7
Adresse
2
W10
+
W10
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Exemple:
MAC
W4*W7, A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7, [W13]+=2
Mémoire
W13
B
Adresse
2
W13
+
W13
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Exemple:
MAC W4*W7, A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7
Mémoire
W8
Adresse
x
+
A
W10
Adresse
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Exemple:
MAC W4*W7, A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7
Mémoire
W8
Adresse
x
+
A
W10
Adresse
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Exemple:
MAC W4*W7, A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7
Mémoire
W8
Adresse
x
W10
+
A
Adresse
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Utilisation de l’instruction MAC
Filtre FIR:
signal
x x x x x x x x
+
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Utilisation de l’instruction MAC
Filtre FIR:
signal
x x x x x x x x
+
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Utilisation de l’instruction MAC
Filtre FIR:
signal
x x x x x x x x
+
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Utilisation de l’instruction MAC
Filtre FIR:
signal
x x x x x x x x
Signal filtré
+
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Instruction MPY
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Instruction EDAC
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Instruction REPEAT
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Instruction DO
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Implémentation:
#define BUFFLEN 20
#define INOUTLEN 60
unsigned int input[INOUTLEN] __attribute__((space(xmemory), aligned(32)));
unsigned int coefficients[BUFFLEN] __attribute__((space(ymemory), aligned(32)));
unsigned int output[INOUTLEN];
/*
is NOT a circular buffer */
int main( void )
{
int i, in_out_index;
CORCON |= 0x0001;
/* Enable integer arithmetic */
/* Initialize in out and coefficients */
for(i = 0; i < BUFFLEN; i++)
{
coefficients[i] = 2;
}
for(i = 0; i < INOUTLEN; i++)
{
input[i] = i;
output[i] = 0;
}
/* do some filtering */
for(in_out_index = 0; in_out_index < (INOUTLEN-BUFFLEN); in_out_index++)
{
output[in_out_index] = dot_prod( input+in_out_index, coefficients, BUFFLEN-1 );
}
}
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Implémentation:
unsigned int dot_prod( unsigned int *samples, unsigned int *coeff, unsigned int len)
{
int i;
long out = 0;
}
for(i=0;i<len+1;i++)
{
out+=samples[i]*coeff[i];
}
return (unsigned int)out;
Compilé sans optimisation: 554 cycles par appel de dot_prod
Compilé avec optimisation: 227 cycles par appel de dot_prod
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Implémentation:
.text
.global _dot_prod
_dot_prod:
; If any of the registers W8 - W15 are used, they should be saved
; W0 - W7 may be used without saving
PUSH
W8
PUSH
W10
; The 2 pointers were passed in W0 and W1 when function was called
; Transfer pointers to appropriate registers for MAC
MOV
W0, W8
; Initializing X pointer
MOV
W1, W10
; Initializing Y pointer
; Clear Accumulator and prefetch 1st pair of numbers
CLR
A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7
; perform product - addition
REPEAT
W2
MAC
W4*W7, A, [W8]+=2, W4, [W10]+=2, W7
; Return lower 16 bits of A
MOV
ACCAL, W0
POP
POP
W10
W8
RETURN
Ecrit en assembleur avec MAC: 45 cycles par appel de dot_prod
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TP de cette semaine
Instructions MAC, REPEAT etc
Comparaison de temps d’exécution
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