直接用C或汇编语言编写DSP算法？[关闭]

我正在使用带有交叉编译器套件CrossCore Studio的Analog Devices数字信号处理器（BF706）进行DSP项目（IIR滤波）。它具有一些简单的DSP实例，例如FIR和IIR滤波器以及其库函数。处理器手册描述了汇编指令集，没有对C进行注释。

我的问题来自于此特定应用程序，但我认为DSP开发人员应遵循最佳实践。因此，我将以一般的方式对其进行构架：

通过此DSP附带的示例，我已经意识到，如果我想使用为DSP应用设计的电路，则需要进行汇编编程以直接运行这些指令（例如乘法和加法等）。我的问题是我只是用C编程，编译器（也来自DSP芯片公司）不会为该DSP优化它并使用其功能吗？还是真的需要直接在汇编中编写DSP例程？

即使您打算最终在汇编中实现所有内容，最好还是用高级语言（将C与汇编语言进行比较）来实现算法。

• 机会是，您甚至不需要组装。如果编译器生成的代码满足您的设计目标，那么您的工作就完成了。

• 如果没有，您将不会从头开始汇编代码。让编译器为您生成初始代码，并将其用作优化程序集版本的基础。

• 稍后，当您需要测试优化的汇编代码时，您将很高兴拥有C版本。您无需手动为测试输入数据计算正确的输出，而只需将输入数据提供给未优化的C实现，然后在进行优化后检查程序集产生的输出是否完全相同。

如果几年后新的开发人员需要对您的算法进行修改，而他们手中仅有的是高度优化的汇编代码，那么他们很有可能必须从头开始。

如果编译器作者努力为该目标优化它，则它将至少使用一些特殊的DSP指令/体系结构。但是对于最终性能，它永远不会像手工调整的装配那样好。不过，它可能足够好-取决于您的应用程序。

其他替代方案包括：

1. 用C语言编写程序的大部分内容，而仅用汇编语言编写最关键的数字部分。
2. 用C编写程序，并使用制造商或第三方提供的库-如果您正在执行常见的DSP任务，例如FFT，FIR / IIR滤波器等，可能有人已经编写了手动调整的机器代码来执行此操作，所以您可以使用它（您可能需要付费）并将其链接到您的应用程序。

过早的优化是万恶之源。-唐纳德​​·努斯

当发现您的代码无法获得足够的性能时，请首先对程序进行概要分析，找出瓶颈，分析性能要求，然后再开始进行优化。编写汇编代码是不得已的方法。

我的问题是，如果我只是用C编程，那么编译器（也来自DSP芯片公司）是否不会针对该DSP优化它并使用其功能？

是的，C编译器可以进行很多优化。但这取决于编译器的质量。通常，人类可以编写比汇编C代码更快的汇编代码。也就是说，这要付出巨大的人类痛苦和苦难。

还是真的需要直接在汇编中编写DSP例程？

首先用C语言编写，然后进行概要分析，然后确定是否需要用汇编语言编写。希望您不需要装配。

假设所有管道都已满，将以最大的持续MAC来通告您的DSP。这显然是可以达到的上限。通过分析，您知道过滤器和其他处理将使用多少个MAC。力争使第一个至少达到第二个的两倍，因为您将无法保持DSP内核的最大运行。正如您不会尝试将FPGA填充到70％以上的资源（PAR高于该资源会非常缓慢）一样，尝试将最后几个理论MAC挤出DSP也会使开发变得非常缓慢。

您将使用C对整个应用程序进行编码。用汇编器，测试注入和可见性，内务处理等内容来编写所有其他必要的东西是不切实际的。编写C版本的测试过滤器。编写同一过滤器的汇编程序版本，以验证您实际上可以为此野兽编写汇编程序。

现在做一些计时。使用供应商认可的RTOS。将您的测试汇编模块的运行时间与C版本进行比较。如果它们在百分之几以内，请继续前进。如果是三层，请阅读文档，向供应商提问，并找出编译器为何不对其进行调整。您可能需要学习编写C语言的方式，以及设置正确的编译器标志的程度，与查找汇编程序中的所有内容相比，更快地找到如何正确驱动编译器的方法。

在提交给DSP和工具链之前，您已经完成了所有这些工作。

一旦有了可以使用的工具链，就可以对其进行调整以使其接近合理地达到最大值，而DSP则还具有一定的时间余量，那么您就可以有把握地确信很少需要将代码套件的一部分放入其中。组装工来完成这项工作。

即使我已经回答了这个问题，我也会添加另一个答案来说明不同的观点：

用C写，用汇编读！

因此，您将不用C编写逻辑，而是用C编写逻辑，而要小心地确保C代码的汇编输出是最佳的。您通常可以对C代码做一些技巧来影响汇编程序的输出。在合理的情况下使用静态内联函数。如果您需要使用DSP支持的某些特殊指令，请对该特殊指令进行静态内联函数抽象，然后使用该抽象调用特殊指令。

尽管不得不说我从未编程过DSP，但是这种在仔细观察已编译程序集的同时编写C代码的方法对x86机​​器非常有效。实际上，是如此之好，以至于我不必为了获得最佳性能而在汇编中编写任何东西。我将不优化汇编代码，而是以最佳汇编的方式修改C代码。

当然，这取决于可用的优秀C编译器。对于x86，此类编译器可用（您通常必须指定比默认优化级别更高的优化级别）。对于DSP，坦率地说，我不知道编译器是否还不错。

这种方法的好处是您拥有一个可移植的代码库，该代码库经过优化以实现给定DSP的最佳组装，但是如果将DSP更改为其他代码，它也可以工作。当然，您可能必须稍微调整C代码才能在新DSP上获得最佳性能。

通常，如果满足以下条件，则无需编写汇编程序源：

• 您可以在以下关键部分中优化C：充分利用“ register”关键字，内联函数，...
• 可能是使用asm块的C程序的某些功能

这意味着手动检查由C编译器生成的汇编器（用于关键部分），并修改源代码，直到进行足够的优化为止。

在这里我要说的是，如果您使用FIR / IIR滤波器，则使用哪种算法（琐碎算法与快速傅里叶变换（FFT））比使用哪种语言（C与汇编语言）要重要得多。

我要在汇编中编写FFT吗？可能不会。

我自己写FFT吗？因为FFT已经实施了很多次，所以答案也可能不是。因此，您很可能会发现一些已经实现FFT的库。考虑到C是一种可移植的语言，而汇编语言不是，那么您将更有可能找到已经用C实现的现有库。

如果您想要最大的性能，显然可以手动调整FFT算法，使其以汇编语言尽快运行。但是我真的不相信这样做，除非在非常特殊的情况下。

我个人认为FWIW是，只要您精通，无论何时您想要最大的速度/效率/吞吐量/什么，汇编程序都是您的朋友。编译器很笨；它仅“知道”其作者想编程的内容，而它的作者根本不了解您的应用程序。

我必须承认，自80年代初以来我就很喜欢汇编器8位微控制器（在许多方面与现代MCU完全不同），在这种情况下，学习“机器代码”是获得有用性能的先决条件，但我认为它的作用仍然存在作为最大效率编程的方式。另外，由于您可以抛出编译器根本不会想到的各种优化快捷键，这是非常有益的，因为编译器根本无法考虑。

我猜C还可以。但是，如果您真的知道您希望计算机在硬件级别上做什么，那就去组装。