TMS320C55是TI公司最新推出的定點(diǎn)DSP芯片系列,它比'C54x的性能有很大提高,而且功耗大大降低,是目前TI公司推出的功率最小的DSP芯片,適用于便攜式超低功率場合。
TMS320C55x主要特點(diǎn):
圖1是'C55x的功能結(jié)構(gòu)圖,它的主要特點(diǎn)如下:

圖1 TMS320C55x功能結(jié)構(gòu)框圖
超低功耗設(shè)計(jì):
在硬件結(jié)構(gòu)中采用雙MAC,有4個(gè)40bit的累加器,因而在一個(gè)周期內(nèi)可完成更多的任務(wù)。
有更多的"自動并行"指令。為發(fā)揮附加的硬件功能,有的指令隱含或裝有并行化的能力;另一些指令通過'C55x DSP核的最佳匯編器和C編譯器自動安排成并行運(yùn)行。
用戶可自行編程達(dá)到并行操作,以便充分利用'C55x DSP芯片的性能。
附加新的指令,擴(kuò)展硬件處理能力。例如雙16位的算術(shù)運(yùn)算、雙MAC、條件移位、條件加或減、比例并選擇極值、偶或奇對稱的FIR濾波、并行移位和存儲、寄存器比較或交換等一系列新的指令。
先進(jìn)的高級功率管理能力。其一是自動斷電能力,'C55x DSP核連續(xù)的對內(nèi)存、外設(shè)和核心功能單元進(jìn)行監(jiān)視,自動的對不工作單元斷電;其二是用戶可以自己配置IDLE休閑域,'C55x有64種休閑方式,通過改變休閑域寄存器對應(yīng)的狀態(tài)位就可以改變對應(yīng)部件電源的通斷。
通過增加硬件和操作的并行性,極大的提高了處理器的處理能力。
可變指令長度增加代碼密度:指令長度為8/16/24/40/48 bit,選擇不同長度可使編碼密度達(dá)到最佳和有效地利用總線;指令預(yù)取由16 bit增加到32 bit;片上指令緩存單元自動的不包裝指令,以便最有效地利用每一周期。
附加總線和擴(kuò)充地址增加數(shù)據(jù)流量:'C55x有一組程序總線,3組讀總線,2組寫總線,每組總線中的地址線有24 bit,因而極大的擴(kuò)充了尋址能力。
外部存儲器接口性能比'C54x有很大提高:采用雙字寬(32 bit)及高速低價(jià)格同步存儲器,使存儲器操作與CPU操作具有相同的速率。同時(shí)有自動斷電功能,電源只在使用時(shí)接通。
指令高速緩存減少外部存儲器訪問:'C55x是第一個(gè)采用指令高速緩存的器件,允許幾條指令同時(shí)加載到高速緩存器中,CPU不必對每條指令都去訪問存儲器,并且在時(shí)鐘速率下利用指令,增加速度,降低功耗。
改進(jìn)的控制代碼,改善了控制代碼的密度:'C55x 增加了幾個(gè)控制代碼的附件,包括新的指令緩存單元、數(shù)據(jù)存儲器和ALU。對條件執(zhí)行的兩種可能性都有準(zhǔn)備,使得一旦條件出現(xiàn),DSP立即響應(yīng)。
高級仿真縮短調(diào)試周期:代碼與'C54x兼容,維護(hù)消費(fèi)者的軟件投資。
TMS320C55x結(jié)構(gòu)概述
'C55x結(jié)構(gòu)主要由下列各部分組成:
圖2 指令緩沖單元(1單元)框圖
一個(gè)32×16-bit 指令緩沖隊(duì)列:緩沖可變長度指令和實(shí)現(xiàn)塊重復(fù)操作。
兩個(gè)17-bit×17-bit MAC:在單周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙MAC操作。
一個(gè)40-bit ALU:執(zhí)行高精度算術(shù)和邏輯運(yùn)算。
一個(gè)40-bit 桶形移位寄存器:可以把40-bit結(jié)果左移31 位或右移32位。
一個(gè)16-bit ALU:和主ALU并行執(zhí)行簡單算術(shù)運(yùn)算。

圖3 程序流單元(P單元)框圖
四個(gè)40-bit 累加器:保持計(jì)算結(jié)果和減少所需存儲器數(shù)量。
十二條獨(dú)立總線:并行地對不同操作單元同時(shí)提供處理指令和操作數(shù)。

圖4 地址數(shù)據(jù)流單元(A單元框圖)
指令緩沖單元功能
它對應(yīng)用程序的指令進(jìn)行緩存和解碼,包含了解釋'C55x可變長度指令的解碼邏輯。指令緩存單元使各種計(jì)算單元的任務(wù)流量維持一個(gè)常數(shù), 以便增加DSP的效率。(見圖2)
程序流單元功能
當(dāng)程序執(zhí)行時(shí),這個(gè)單元用來保存執(zhí)行點(diǎn)的軌跡。此單元包括使循環(huán)有效的硬件以及用于預(yù)測轉(zhuǎn)移、條件執(zhí)行、流水線保護(hù)的專用硬件。當(dāng)程序的控制發(fā)生變化時(shí),例如轉(zhuǎn)移和調(diào)用子程序時(shí),這個(gè)硬件能使處理器所需周期數(shù)減少,從而可提高處理效率。(見圖3)
地址數(shù)據(jù)流單元功能
在程序執(zhí)行期間,這個(gè)單元提供數(shù)據(jù)訪問的地址指針。此單元可以使'C55x 實(shí)現(xiàn)有效的尋址模式。管理五條數(shù)據(jù)總線的專用硬件用來保持各個(gè)計(jì)算單元有恒定的數(shù)據(jù)流。由于有一個(gè)通用的ALU作簡單的算術(shù)運(yùn)算,使得地址數(shù)據(jù)流單元可進(jìn)一步增加'C55x 結(jié)構(gòu)的指令并行性。(見圖4)
數(shù)據(jù)計(jì)算單元功能
這個(gè)單元是CPU的心臟,完成對被處理數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算。它包括兩個(gè)MAC(乘法累加器)、主ALU(40-bit)、4個(gè)40-bit的累加寄存器,其附加的功能部件有桶形移位寄存器、舍入與飽和控制以及有效完成Viterbi計(jì)算的專用硬件。由此單元給出的指令的并行性是'C55x處理效率高低的關(guān)鍵。(見圖5)

TMS320C54x和TMS320C55x性能比較






