隨着DSP處理器性能的提升以及編譯器最佳化技術的進步，曾經紅極一時、僅用匯編語言編寫DSP應用程序的作法已逐漸被淘汰。今天，幾乎每個DSP應用程序都使用C語言程序代碼和彙編程序碼混合的方式。下面是小編爲大家帶來的關於如何將彙編語言與C語言整合至DSP的知識，歡迎閱讀。
彙編語言編碼的優點：
彙編語言編碼可以充分利用處理器的獨特指令以及各種專門的硬件資源。而C語言程序代碼是通用型程序代碼，必須支持各種硬件平臺，因此很難支持特殊平臺程序代碼。
彙編程序設計人員通常對應用程序非常熟悉，可以作出編譯器無法作出的假設。
彙編程序設計人員可以發揮人類的創造性;而再先進的編譯器也只是一個自動化的程序。
彙編語言編碼的缺點：
彙編程序設計人員必須解決耗時的機器級問題，如緩存器分配和指令排程。若使用C語言程序代碼，這些問題可以由編譯器解決。
使用匯編語言編碼的程序設計人員必須瞭解DSP架構及其指令集的專業知識;而C語言編碼只需要掌握相當普及的C語言知識。
若使用匯編語言，將應用程序從一個平臺移植到另一個平臺非常困難也相當耗時;而C語言應用程序的移植相對而言非常容易。
爲DSP應用選擇C/彙編程序碼
混合使用的問題就在於該如何劃分C語言程序代碼和彙編程序碼的界限，而答案取決於剖析器提供的性能分析結果。然而在使用剖析器之前，DSP工程師需要爲應用程序定義清晰的對象，一些典型的對象包括循環數、程序代碼大小和數據大小。一旦這些對象確定後，所有應用程序都應該先以C語言編寫和製作，隨後使用剖析器來分析性能。
在一些極端情況下，如控制應用，用C語言層級的編碼就足夠了;但大多數情況下，原始C語言層級應用程序版本不會遵從一個或多個對象，這也意味着需要使用一些彙編程序碼來完成。在求助於彙編語言編碼之前，C語言編碼可提供許多方法來提高性能，但這些方法不屬於本文討論的範疇。假設所有C語言級的方法全用完了，並且準備使用匯編語言編碼，這時強烈建議將原始C語言程序代碼保存起來。這樣不僅方便除錯，而且一旦條件許可(比如轉移到更強大的平臺)還可以回覆原始的C語言。
程序代碼中的彙編語言部份應儘可能維持在最少，這樣便能分析從剖析器得到的性能結果，並定義應用程序中的關鍵函數。關鍵函數會佔用大部份執行時間，必須用匯編語言重寫才能滿足性能對象。當兩到三個最關鍵的函數重寫後，需要重新進行性能測量，若應用程序仍然不能滿足對象需求，那麼必須使用匯編語言定義並重寫額外的關鍵函數，這個過程需要不斷地重複直到滿足性能對象需求爲止。
彙編語言設計師的編譯器考慮
在編寫會與C語言程序代碼結合的彙編程序碼時，彙編程序設計人員必須瞭解編譯器的慣例和假設。其中有個重要的編譯器慣例是函數呼叫慣例，也稱爲函數參數傳遞慣例。這個慣例描述了編譯器如何在一個函數呼叫另一個函數時傳遞參數。爲了使彙編語言函數能被C語言函數成功呼叫;反之亦然;彙編語言函數必須截取參數，然後將參數發送到由函數呼叫慣例定義的硬件資源上，通常爲緩存器或堆棧內存。
彙編程序設計人員還必須瞭解編譯器的緩存器使用慣例。這些慣例將硬件緩存器分成被呼叫者保存(callee-saved;或呼叫者使用，caller-used);以及被呼叫者使用(callee-used;或呼叫者保存，caller-saved)緩存器。編譯器假設被呼叫者保存緩存器在函數呼叫過程中保持不變的值，若彙編程序設計人員希望使用這種緩存器，他們必須先將緩存器的值備份，然後在返回到C語言程序代碼之前恢復這些緩存器的內容;相反的，被呼叫者使用緩存器被認爲在函式呼叫過程中不會保持一定的值。這意味着彙編程序設計人員使用這些緩存器之前無需進行備份，不過他們必須記住，當彙編語言函數呼叫C語言函數時，被呼叫者可以對這些緩存器進行覆寫。
除了呼叫慣例和緩存器使用慣例(針對每個編譯器下定義)，一些編譯器在人工編寫的彙編程序碼方面可能會有一些額外的假設。這些假設通常是針對編譯器，因此編譯器供貨商應該提供完善的數據和說明。例如，一些DSP架構會有內存存取對齊限制，用於這些DSP的編譯器通常假設堆棧指針以某個寬度(如32位)對齊，這允許編譯器最佳化堆棧的讀寫作業，並使用機器的全部內存頻寬;此外亦要求彙編程序設計人員在呼叫C語言函數前確保堆棧對齊，否則會發生對齊錯誤的存取。
編譯器假設的另外一個例子與人工編寫的彙編程序碼中特殊指令的位置有關。例如，CEVA-X1641編譯器假設一個mov acX, rN指令(將累加器移動到地址緩存器)永遠不會作爲彙編語言函數的第一條指令。當填充呼叫指令(呼叫一個函數)的延遲槽時，這個假設可提供更佳的指令排程。像這樣特殊的假設通常可以用專用編譯功能覆蓋。
連接C/彙編語言的延伸功能
大多數用於嵌入式平臺的編譯器，特別是用於DSP程序設計上，都具有豐富的C語言和彙編語言連接功能。其中絕大部份功能不屬於標準C語言，因此被稱爲C語言延伸功能。以下列出的是一些對DSP程序設計更有用的功能。
內嵌彙編語言。這個功能可讓程序設計人員將彙編語言指令插入C語言程序代碼，當必需使用如裝置驅動程序等低階C語言程序代碼直接存取機器資源時，會常使用到該功能。由於在大多數使用該功能的實作中，編譯器對所要插入的指令信息所知有限，因此對它們的特性會作出最壞的假設，這種假設可能會妨礙許多編譯器最佳化作業。例如，在支持某些指令(並非全部指令)平行處理的架構中，編譯器不會將插入指令與其它指令作平行處理，因爲這種作法很可能會導致非法指令封包。
將硬件緩存器連結到C變量。將一個硬件緩存器連結到一個C變量時，C語言程序代碼中的變量值即反映出硬件緩存器的值;反之亦然。每當C變量被讀寫時，硬件緩存器也相對地被讀寫。這個功能在低階程序代碼中很常見，時常與彙編語言指令內嵌功能結合在一起，允許內嵌彙編程序碼存取C語言層級的變量。圖3的例子顯示了內嵌彙編語言功能(標示爲橙色)和硬件緩存器連結功能(標示爲紫色)的常見組合。
內存扇區屬性。預設狀態下，編譯器將全域C變量和函數分配到標準的預定義內存扇區，該扇區屬性允許程序設計人員將上述變量和函數分配到特殊的使用者定義內存扇區。在隨後的連結階段，這些內存扇區可以被映像到具體的內存地址。該功能可讓程序設計人員將C語言層級單元分配到實際的內存位置，這對DSP應用程序來說至關重要。
使用者定義呼叫慣例。如上所述，編譯器有一個彙編程序設計人員必須遵守的預定義呼叫慣例;然而在某些情況下，彙編語言函數可利用不同的呼叫慣例獲得更佳的最佳化效果。例如，編譯器理論上會在累加器中傳遞參數。若執行延伸地址計算的函數能接收地址緩存器中的參數，那麼它的效率會更高。該功能會依靠附加在函數原型的專用語法，並通知修正後的呼叫慣例編譯器。
編譯器內嵌函數。意指能夠用專用的宏或函數呼叫，觸發內建編譯器功能的總稱。例如，CEVA-X和CEVA-TeakLite-III編譯器可爲語音編碼器中常見的ETSI/ITU基本DSP作業，提供編譯器內嵌函數。針對這些作業，編譯器可利用其等效高度最佳化彙編語言序列，取代每個基本作業。
相反地，沒有內嵌函數支持的編譯器必須呼叫使用者定義的函數，這樣做會導致兩大性能缺陷：首先，使用者定義函數可能會在一個迴路裏產生函數呼叫和返回(如圖4)，因此產生了鉅額的開銷;其次，使用者定義函數將如同其它C語言程序代碼一樣被編譯，這意味着使用者定義函數可能會獲得次要的最佳化性能。而另一方面，具有內嵌函數的編譯器已經內建了最佳化的實作。
彙編語言內嵌函數。彙編語言內嵌函數是將彙編程序碼內嵌到C語言程序代碼的'一種先進方法，詳細介紹如下。
彙編語言內嵌函數——將彙編語言指令當作C語句一樣編寫
上述內嵌彙編語言功能具有顯著的缺點：
1. 它會破壞各種編譯器的最佳化作業，由於編譯器不瞭解內嵌程序代碼的內容，因此會使用最壞的假設。
2. 它可能迫使程序設計人員處理低階問題，如緩存器分配和指令排程。
彙編語言內嵌函數功能可以幫助程序設計人員實現內嵌彙編程序碼，且不會產生上述缺點。從程序設計人員的角度來看，彙編語言內嵌函數就像是C語言宏或函數，它們會在呈現一個單一彙編語言指令時，接收C語言層級變量並返回C語言輸出結果。由於涉及該功能的所有程序代碼都在C語言層級，因此程序設計人員不必擔心緩存器分配、指令排程和其它低級語言問題。彙編語言內嵌函數不僅不會妨礙編譯器最佳化作業，還會參與最佳化過程，就好像是編譯器固定產生的彙編語言指令一樣，這些特性造就了強大的彙編語言內嵌函數功能。
利用匯編語言內嵌函數，程序設計人員可以從特殊彙編語言指令中受益，這些指令不太可能從編譯器中產生，且通常是爲特定算法量身定做的。在適當的位置採用這些指令可以大幅提高性能;例如，CEVA-X1641的bitrev指令就是爲FFT等算法定製的。由於編譯器不太可能把一個程序看作FFT而使用bitrev指令，因此程序設計人員只需將bitrev彙編語言內嵌函數嵌入到C語言程序代碼中。
結合程序設計人員對應用程序的專業知識，彙編語言內嵌函數功能也相繼提升。利用這種專業知識，程序設計人員可將精密的彙編語言序列內嵌函數用在C應用程序中的關鍵性能區域裏。這樣一來，程序設計人員便能確保編譯器產生的彙編程序碼效率就如同手動編寫的程序代碼一樣高。
同時使用C/彙編語言進行除錯
彙編程序碼的除錯並非一件小事，它需要對如延遲和內存對齊限制等架構和機械層級問題有深入的瞭解。單純地結合C語言程序代碼與彙編程序碼會使問題變得更加棘手，因爲這樣一來程序設計人員便得對C語言程序代碼和彙編程序碼間的連結進行除錯。
進行混合應用程序除錯的第一步就是隔離問題。假設彙編程序碼的C語言層級實作維持不變，且C語言層級實作能正常作業，那麼將彙編語言函數轉換成C語言實作並重新測試應用程序就變得相當容易。爲了迅速檢測問題，程序設計人員可以採用交互作業程序：每一個步驟都將一半的可疑函數轉換爲相應的C語言實作，這樣一來程序設計人員在進行每一步時都只需測試前一步中一半的函數。
一旦有問題的彙編語言函數被確定，就應該同時調查單獨彙編語言問題和C語言與彙編語言的連接問題。單獨彙編語言問題的除錯對彙編程序設計人員來說十分簡單明瞭，但C語言與彙編語言的連接問題就有點麻煩。不同於單獨的彙編語言問題，在查看彙編語言函數本身時，無法看見C語言與彙編語言的連接問題;爲了找出這些問題，程序設計人員必須檢查編譯器的慣例，例如呼叫慣例和緩存器使用慣例。
程序設計人員還必須檢查編譯器假設，例如彙編語言指令的行蹤(重複前面提到的例子，CEVA-X1641編譯器假設mov acX, rN指令絕不會作爲彙編語言函數的第一條指令)。爲了節省除錯時間，程序設計人員應該在第一次實作彙編語言函數時驗證是否所有的編譯器慣例和假設都有遵循慣例。
H.264視訊編碼器和AMR-NB
本文討論的技術和方法已被CEVA公司用於各種應用程序中，包括視訊編譯碼器、音訊編譯碼器、語音編碼器和裝置驅動器。此外，本文所述的功能無論用在何種案例，均能顯著地提升性能。
H.264視訊編碼器是一個很好的研究案例。它在處理能力(通常以MHz衡量)及其它資源方面都有強烈需求，特別是在與音訊編譯碼器等其它類型的編譯碼器比較上。
CEVA公司利用其高階CEVA-X16xx DSP核心系列及其MM2000多媒體平臺，提供這種編碼器所需的處理能力。
CEVA公司利用先進剖析技術確定這種編碼器的關鍵函數，然後對它進行最佳化。編碼器的關鍵函數最佳化過程是逐步完成的。首先，利用如彙編語言內嵌函數這樣的先進功能全面地將函數最佳化成C語言;然後進一步將編譯器提供的彙編程序碼最佳化成彙編語言層級。
AMR-NB(自適應多碼率——窄頻)是廣泛應用在無線通訊應用的語音編譯碼器。CEVA已爲其所有DSP核心建置該語音編碼器;但爲遵循本文主旨，我們 在此只討論CEVA-X1620建置。將這種語音編碼器完全建置到彙編語言的情況相當常見，倘若使用本文提到的各種功能，C語言實作和CEVA- X1620編譯器可達到與彙編語言實作競爭的結果。其中提升CEVA-X1620編譯器性能的關鍵功能就是支持ETSI內嵌函數的功能。
總之，H.264編碼器和AMR-NB的案例清楚地顯示了彙編語言實作的性能優勢，但也顯示出純彙編語言實作並非首選的最佳化方法。利用高質量軟件開發工具鏈提供的各種C語言和彙編語言功能，DSP程序設計人員不必用匯編語言建置整個應用程序也能達到令人滿意的性能結果。正如本文所述，編寫C語言和彙編語言混合程序代碼不是一件簡單的工作;不過，本文討論的各種功能都有助於DSP工程師更輕鬆地完成這項任務。
