原理及应用第2章DSP芯片的硬件结构（第3次课）（讲稿）课件.ppt

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1、第2章TMS320C54x的硬件结构2.4’C54x的中央处理器算术逻辑运算单元累加器A和B桶形移位寄存器乘法累加单元比较、选择和存储单元指数编码器CPU状态和控制寄存器2.4’C54x的中央处理器CPUCPU是DSP器件的核心部件，它的性能直接关系到DSP器件的性能。CPU包括下列基本部件：①40位算术逻辑运算单元ALU；②2个40位的累加器A和B；③支持16～31位移位范围的桶形移位寄存器；④能完成乘法-加法运算的乘法累加器MAC；⑤16位暂存寄存器T；⑥16位转移寄存器TRN；⑦比较、选择、存储单元CSSU；⑧指数译

2、码器；⑨CPU状态和控制寄存器。2.4.1算术逻辑运算单元ALU’C54x使用40位的算术逻辑运算单元和2个40位累加器，可完成宽范围的算术逻辑运算。’C54x的大多数算术逻辑运算指令都是单周期指令，其运算结果通常自动送入目的累加器A或B。但在执行存储器到存储器的算术逻辑运算指令时（如ADDM、ANDM、ORM和XORM），其运算结果则存入指令指定的目的存储器。ALU的功能框图MUXABALU符号ctr符号ctrMUXMUXCB15~CB0DB15~DB0MAC输出SXMSXMOVMC16CZA/ZBTCXYAMUBBAC

3、TDSOVA/OVB桶形移位器输出(1)ALU输入数据的预处理当16位数据存储器操作数通过数据总线DB或CB输入时，ALU将采用两种方式对操作数进行预处理。①若数据存储器的16位操作数在低16位时，则当SXM=0时，高24位(39~16位)用0填充；当SXM=1时，高24位(39~16位)扩展为符号位。②若数据存储器的16位操作数在高16位时，则当SXM=0时，39~32位和15~0位用0填充；当SXM=1时，39~32位扩展为符号位，15~0位置0。(2)ALU的输出ALU的输出为40位运算结果，通常被送至累加器

4、A或B。2．溢出处理ALU的饱和逻辑可以对运算结果进行溢出处理。当发生溢出时，将运算结果调整为最大正数（正向溢出）或最小负数（负向溢出）。当运算结果发生溢出时：①若OVM=0，则对ALU的运算结果不作任何调整，直接送入累加器；②若OVM=1，则对ALU的运行结果进行调整。当正向溢出时，将32位最大正数007FFFFFFFH装入累加器；当负向溢出时，将32位最小负数FF80000000H装入累加器。③状态寄存器ST0中与目标累加器相关的溢出标志OVA或OVB被置1。3．进位位CALU有一个与运算结果有关的进位位C，位于ST0

5、的11位。进位位C受大多数ALU操作指令的影响，包括算术操作、循环操作和移位操作。进位位C的功能：①用来指明是否有进位发生；②用来支持扩展精度的算术运算；③可作为分支、调用、返回和条件操作的执行条件。注意：①进位位C不受装载累加器操作、逻辑操作、非算术运算和控制指令的影响；②可通过寄存器操作指令RSBX和SSBX对其进行置位和复位。4．双16位算术运算若要将ST1中的C16置位，则ALU进行双16位算术运算，即在一个机器周期内完成两个16位数的算术运算，进行两次16位加法或两次16位减法运算。5．其他控制位除SXM、OVM

6、、C、C16、OVA、OVB外，ALU还有两个控制位。TC——测试/控制标志，位于ST0的12位；ZA/ZB——累加器结果为0标志位。2.4.2累加器A和B’C54x芯片有两个独立的40位累加器A和B，可以作为ALU或MAC的目标寄存器，存放运算结果，也可以作为ALU或MAC的一个输入。在执行并行指令（LD

7、

8、MAC）和一些特殊指令（MIN和MAX）时，两个累加器中的一个用于装载数据，而另一个用于完成运算。2.4.2累加器A和B1.累加器结构39•••3231•••1615•••0累加器AAGAHAL保护位39•••32高

9、阶位31•••16低阶位15•••0累加器BBGBHBL保护位高阶位低阶位BGAG保护位：AG、BG39~32，作为算术计算时的数据位余量，以防止迭代运算中的溢出。BGAGBHAH高阶位：AH、BH31~16；BHAHBLAL低阶位：AL、BL15~0。BLAL2.4.2累加器A和B2.带移位的累加器存储操作使用STH、STL、STLM、SACCD等指令或并行存储指令，可以把累加器中的内容保存到数据存储器中。①使用STH、SACCD和并行存储指令存储累加器内容先将累加器内容移位，再将高16位存入存储器。右移存储：AG(BG

10、)右移AH(BH)，AH(BH)存入存储器；左移存儲：AL(BL)左移AH(BH)，AH(BH)存入存储器。②使用STL指令存储累加器内容先将累加器内容移位，再将低16位存入存储器。右移存储，AH(BH)右移AL(BL)，AL(BL)存入存储器；左移存储，用0左移AL(BL)，AL(BL)存入存储器。注