实验一基本算术运算

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1、实验一基本算术运算1.实验目的加、减、乘、除是数字信号处理中最基本的算术运算。DSP中提供了大量的指令来实现这些功能。本实验学习使用定点DSP实现16位定点加、减、乘、除运算的基本方法和变成技巧。2.实验原理（1）定点DSP中数据表示方法C54X是16位的定点DSP。一个16位的二进制数既可以表示一个整数，也可以表示一个小数。当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示20，D1位表示21，次高位（D14）表示214。如果表示一个有符号数时，最高位（D15）为符号位，0表示正数，1表示负数。例如，07FFFH表示最大的正数32767（十进制），

2、而0FFFFH表示最大的负数-1（负数用2的补码方式显示）。当需要表示小数时，小数点的位置始终在最高位后，而最高位（D15）表示符号位。这样次高位（D14）表示2-1，然后是2-2，最低位（D0）表示2-15。所以04000H表示小数0.5，01000H表示小数2-3＝0.125，而0001H表示16位定点DSP能表示的最小的小数（有符号）2-15＝0.000030517578125。在后面的实验中，除非有特别说明，我们指的都是有符号数。在C54X中，将一个小数用16位定点格式来表示的方法是用215乘以该小数，然后取整。从上面的分析可以看出

3、，在DSP中一个16进制的数可以表示不同的十进制数，或者是整数，或者是小数（如果表示小数，必定小于1），但仅仅是在做整数乘除或小数乘除时，系统对它们的处理才是有所区别的，而在加减运算时，系统都当成整数来处理。（2）实现16定点加法C54X中提供了多条用于加法的指令，如ADD,ADDC,ADDM和ADDS。其中ADDS用于无符号数的加法运算，ADDC用于带进位的加法运算（如32位扩展精度加法），而ADDM专用于立即数的加法。（3）实现16位定点减法C54X中提供了多条用于减法的指令，如SUB，SUBB，SUBC和SUBS。其中SUBS用于无符

4、号数的减法运算，SUBB用于带进位的减法运算（如32位扩展精度的减法），而SUBC为移位减，DSP中的除法就是用该指令来实现的。（4）实现16定点整数乘法在C54X中提供了大量的乘法运算指令，其结果都是32位，放在A或B寄存器中。乘数在C54X的乘法指令很灵活，可以是T寄存器、立即数、存贮单元和A或B寄存器的高16位。在C54X中，一般对数据的处理都当做有符号数，如果是无符号数乘时，请使用MPYU指令。这是一条专用于无符号数乘法运算的指令，而其它指令都是有符号数的乘法。（5）实现16定点小数乘法在C54X中，小数的乘法与整数乘法基本一致，只

5、是由于两个有符号的小数相乘，其结果的小数点的位置在次高的后面，所以必须左移一位，才能得到正确的结果。C54X中提供了一个状态位FRCT，将其设置为1时，系统自动将乘积结果左移一位。但注意整数乘法时不能这样处理，所以上面的实验一开始便将FRCT清除。两个小数（16位）相乘后结果为32位，如果精度允许的话，可以只存高16位，将低16位丢弃，这样仍可得到16位的结果。（6）实现16定点整数除法在C54X中没有提供专门的除法指令，一般有两种方法来完成除法。一种是用乘法来代替，除以某个数相当于乘以其倒数，所以先求出其倒数，然后相乘。这种方法对于除以常

6、数特别适用。另一种方法是使用SUBC指令，重复16次减法完成除法运算。以temp1/temp2为例，其中变量temp1为被除数，temp2为除数，结果即商存放在变量temp3中。在完成整数除法时，先判断结果的符号。方法是将两数相乘，保存A或B的高16位以便判断结果的符号。然后只做两个正数的除法，最后修正结果的符号。为了实现两个数相除，先将被除数装入A或B的低16位，接着重复执行SUBC指令，用除数重复减16次后，除法运算的商在累加器的低16位，余数在高16位。（7）实现16定点小数除法在C54X中实现16位的小数除法与前面的整数除法基本一致

7、，也是使用循环的SUBC指令来完成。但有两点需要注意：第一，小数除法的结果一定是小数（小于1），所以被除数一定小于除数。这与整数除法正好相反。所以在执行SUBC指令前，应将被除数装入A或B寄存器的高16位，而不是低16位。其结果的格式与整数除法一样，A或B寄存器的高16位为余数，低16位为商。第二，与小数乘法一样，应考虑符号位对结果小数点的影响。所以应对商右移一位，得到正确的有符号数。3.实验内容本实验需要使用C54X汇编语言实现加、减、乘、除的基本运算，并通过DES的存贮器显示窗口观察结果。实验分两步完成：（1）编写实验程序代码本实验的汇

8、编源程序代码主要分为六个部分：加法、减法、整数乘法、小数乘法、整数除法和小数除法。每个部分后面都有一条需要加断点的标志语句：nop当执行到这条加了断点的语句时，程序将自动暂停。这