第2章 TMS320C6000系列CPU、指令系統(tǒng)、偽指令

1、第第2章章 TMS320C6000系列系列CPU、指令系統(tǒng)、偽指令、指令系統(tǒng)、偽指令2.1 TMS320C6000系列系列CPU的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2.2 TMS320C6000系列系列CPU的數(shù)據(jù)通路和控制的數(shù)據(jù)通路和控制2.3 TMS320C6000系列系列DSP的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器2.4 TMS320C6000系列系列DSP指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)2.1 TMS320C6000系列系列CPU的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) TMS320C62x/C64x/C67xDSP的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。 2.2 TMS320C6000系列系列CPU的數(shù)據(jù)通路和控制的數(shù)據(jù)通路和控制1. 通用寄存器組通用寄存器組2. 數(shù)據(jù)通路的功能單元數(shù)

2、據(jù)通路的功能單元3. 寄存器組交叉通路寄存器組交叉通路4. 存儲(chǔ)器存取通路存儲(chǔ)器存取通路5. 數(shù)據(jù)地址通路數(shù)據(jù)地址通路6. TMS320C6000控制寄存器組控制寄存器組7. TMS320C67x控制寄存器擴(kuò)展控制寄存器擴(kuò)展8. TMS320 C64x控制寄存器擴(kuò)展控制寄存器擴(kuò)展2.3 TMS320C6000系列系列DSP的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器|2.3.1 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器1. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器控制器片內(nèi)程序存儲(chǔ)器控制器程序存儲(chǔ)控制器在TMS320C62x/C67xDSP結(jié)構(gòu)中的位置見圖2-16。主要完成以下功能：對(duì)CPU或者DMA提交的訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的請(qǐng)求進(jìn)行仲裁；對(duì)CPU提交的通過外部存儲(chǔ)

3、器接口訪問外部存儲(chǔ)器的請(qǐng)求進(jìn)行處理；當(dāng)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器設(shè)置為cache時(shí)進(jìn)行維護(hù)。2.3.1 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器2. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器片內(nèi)程序存儲(chǔ)器TMS320C6201/C6204/C6205/C6701的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器可以由用戶配置為Cache或存儲(chǔ)器映射的程序空間。如圖2-17所示。2.3.1 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器允許對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行程序取指的同時(shí)在另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行DMA訪問，如圖2-18所示。2.3.2 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器控制器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器控制器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器控制器在TMS320C62x/C67x DSP結(jié)構(gòu)中的位置見圖2-16。具有如下功能 ：對(duì)CPU和DMA控制器

4、訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的申請(qǐng)進(jìn)行仲裁；對(duì)CPU訪問EMIF的申請(qǐng)進(jìn)行處理；作為CPU通過外設(shè)總線控制器訪問內(nèi)部集成外設(shè)的橋梁；CPU請(qǐng)求數(shù)據(jù)讀并寫到內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；或者通過外圍設(shè)備總線控制器的內(nèi)部集成外設(shè)以及EMIF；DMA控制器請(qǐng)求對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫；CPU不能通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制器訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。2.3.2 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（1） TMS320C6201/C6204/C6205內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)（2） TMS320C6701內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)（3）內(nèi)部存儲(chǔ)器的雙CPU訪問（4） 內(nèi)部存儲(chǔ)器的DMA訪問2.3.3 二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)

5、器1. 一級(jí)程序一級(jí)程序Cache(L1P)CPU中32位地址中剩下的位將作為申請(qǐng)數(shù)據(jù)的唯一的標(biāo)記，如圖2-27所示。2.3.3 二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器命中時(shí)將在單周期內(nèi)向CPU返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如圖2-28所示為TMS320C62x直接映射緩存框圖。2.3.3 二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器2. 一級(jí)數(shù)據(jù)一級(jí)數(shù)據(jù)Cache（L1D）一級(jí)數(shù)據(jù)Cache（L1D）是含有64個(gè)集的4KB的雙路聯(lián)合集緩存，每行大小為32B，由于存取的最小單位為字，所以每一個(gè)申請(qǐng)?zhí)峤坏牡刂返淖畹?位都將被L1D忽略，位2作為字地址，位3和位4作為4個(gè)8字節(jié)子行的選擇子，其后的6bit選擇緩存中相應(yīng)的組，地址中剩余的

6、其他位作為申請(qǐng)數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)示，如圖2-29所示。2.3.3 二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器L1D只能作為緩存，不能作為映射的存儲(chǔ)器。同時(shí)也沒有凍結(jié)和直通的模式，L1D的結(jié)構(gòu)框圖見圖2-30。2.3.3 二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器3. 二級(jí)二級(jí)cache（L2）L2有5種操作模式，取決于CCFG寄存器的設(shè)置，圖2-31是TMS320C62x的CCFG控制寄存器。2.3.3 二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器二級(jí)內(nèi)部存儲(chǔ)器表2-14是TMS320C62x CCFG控制寄存器字段的詳細(xì)描述。字 段描 述L2MODEL2操作模式L2MODE000b：無L2 Cache/全SRAM模式L2MODE001b：1路 Cache

7、/3/4映射SRAM L2MODE010b：2路 Cache/1/2映射SRAML2MODE011b：3路 Cache/1/4映射SRAML2MODE111b：4路 CacheL2MODE其他值，保留IP使L1P無效IP0：普通L1P操作IP1：所有L1P行無效ID使L1D無效ID0：普通L1D操作ID1：所有無效的L1D行使L1P無效2.4 TMS320C6000系列系列DSP指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)|2.4.1 TMS320C6000系列系列DSP指令集指令集1. 指令和功能單元之間的映射指令和功能單元之間的映射2. 延遲時(shí)隙延遲時(shí)隙3. 并行操作并行操作4條件操作條件操作5 資源限制資源限制6常

8、用指令描述常用指令描述2.4.2流水線流水線1流水線操作的概述流水線操作的概述1）取指階段）取指階段2）譯碼階段）譯碼階段3）執(zhí)行階段）執(zhí)行階段2. 各類指令的執(zhí)行流水各類指令的執(zhí)行流水1）單周期指令）單周期指令2）雙周期指令和）雙周期指令和TMS320C64x非乘法非乘法.M單元操作單元操作3）存儲(chǔ)指令）存儲(chǔ)指令4）擴(kuò)展乘法指令）擴(kuò)展乘法指令5）加載指令）加載指令6）跳轉(zhuǎn)指令）跳轉(zhuǎn)指令3性能考慮性能考慮1）一個(gè)取指包（）一個(gè)取指包（FP）包含多個(gè)（）包含多個(gè)（EP）的流水操作）的流水操作2）多時(shí)鐘）多時(shí)鐘NOP3）存儲(chǔ)器的考慮）存儲(chǔ)器的考慮2.4.3 匯編偽指令匯編偽指令1定義段偽指令定義段偽指令2初始化常數(shù)偽指令初