基于ARM946E處理器的MP3解碼優(yōu)化設計
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根據(jù)ARM946E處理器硬件特點，對實時性要求較高的關鍵程序進行C語言和ARM匯編級代碼優(yōu)化。
4．1 減計數(shù)循環(huán)體
IMDCT和子帶合成濾波器組2個運算量最大部分中有多個循環(huán)體運算，為了提高執(zhí)行效率，推薦使用減計數(shù)循環(huán)體。
如表3所示，對于固定次數(shù)的循環(huán)，減計數(shù)循環(huán)比增計數(shù)循環(huán)速度快。這是因為每次增計數(shù)循環(huán)體外加3條指令，而減計數(shù)循環(huán)體外只有2條指令，減循環(huán)終止條件為減計數(shù)到零，而不是計數(shù)增加到某個特定的限制值。由于減計數(shù)結(jié)果已存儲在指令條件標志里，省去與零比較指令。本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/152480.htm
4．2 內(nèi)聯(lián)函數(shù)和內(nèi)嵌匯編
MP3解碼算法中定點化乘法都是通過函數(shù)調(diào)用來實現(xiàn)，每次調(diào)用需要開銷23～28個時鐘周期，其中超過15個周期用于函數(shù)調(diào)用時PC指針以及寄存器壓棧保護上。采用內(nèi)聯(lián)函數(shù)方式(使用關鍵字_inline聲明)或宏指令，在編譯階段代碼段將被直接展開。另外armcc編譯器允許在C源程序中使用內(nèi)嵌匯編(但代碼可移植性差)，使用包括匯編的內(nèi)嵌函數(shù)，可以使編譯器支持通常不能有效使用的ARM指令和優(yōu)化方法，例如C編譯器不支持的ARM v5E擴展指令。使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)結(jié)合內(nèi)嵌匯編實現(xiàn)移位乘法，可使平均時鐘周期縮短為6～8個。
4．3 ARM DSP擴展指令的運用
ARM946E處理器支持ARMDSP擴展指令，主要包括3個類型：
(1)單周期的16×16和32×16 MAC操作；
(2)對原有的算術運算指令增加了飽和處理擴展；
(3)前導零(CLZ)運算指令，提高歸一化、浮點運算以及除法操作的性能。
ARM處理器不支持浮點運算，經(jīng)過測試及分析，定點運算中數(shù)值的截斷誤差選擇為28 b，其可以達到較好的解碼音質(zhì)，不會因為爆音過多而影響播放效果。
完成類似的乘法功能，ARM的SMULL(32×32)指令需要3個周期，而ARMDSP擴展指令SMULWT(32×16)只需要1個周期。從數(shù)據(jù)的準確性上分析，由于乘數(shù)的精度為16 b，最終結(jié)果有些差異，但由于MP3解碼運算都是基于28 b的定點數(shù)值的，所以通常的運算都是一個運算結(jié)果跟某一個固定定點表中的數(shù)據(jù)相乘的。若選擇固定定點表中數(shù)據(jù)的高16 b數(shù)據(jù)進行運算，運算的結(jié)果誤差在1 b以內(nèi)。
為了驗證使用ARMDSP擴展指令的優(yōu)化效果，在系統(tǒng)120 MHz主頻下，以128 Kb／s的壓縮速率進行編碼測試，采用的測試文件如表4所示。
上述3個MP3測試文件的比特率均為128 Kb／s，使用這三首MP3歌曲進行解碼分析結(jié)果如圖3所示。
實驗表明，使用ARMDSP擴展指令比使用ARM一般指令解碼性能平均提高17．5％，主觀聽覺上音質(zhì)效果無差異。
5 結(jié) 語
這里充分利用ARM946E處理器的DSP擴展指令特點提高程序代碼的執(zhí)行效率，對3個關鍵模塊：Huff-man解碼，IMDCT運算，合成子帶濾波進行算法優(yōu)化及簡化處理，減少了各模塊的運算量，同時從C語言和ARM匯編層次來優(yōu)化代碼，取得了較好的實時MP3解碼效果。
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