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8051、ARM和DSP指令周期的测试与分析

来源:网络 作者:不详 时间:2007-03-02 Tag: 点击:

for(;;)
{Uint16 test1,test2,test3;
  test1=0x1234; test2=0x2345;
  GpioDataRegs.GPADAT.all=0xFFFF;
  GpioDataRegs.GPADAT.all=0xFFFF;
  GpioDataRegs.GPADAT.all=0xFFFF;
  test3=test1*test2;
  GpioDataRegs.GPADAT.all=0x0000;
  GpioDataRegs.GPADAT.all=0x0000;
  GpioDataRegs.GPADAT.all=0x0000;
}

  上述程序经过编译、链接后的汇编指令如下:

  3F8012L1:
  3F80122841MOV*-SP[1],#0x1234
  3F8014 2842 MOV*-SP[2],#0x2345
  3F8016 761F MOVWDP,#0x01C3
  3F8018 2820 MOV@32,#0xFFFF
  3F801A 2820 MOV@32,#0xFFFF
  3F801C 2820 MOV@32,#0xFFFF
  3F801E 2D42 MOVT,*-SP[2]
  3F801F 1241 MPYACC,T,*-SP[1]
  3F8020 9643 MOV*-SP[3],AL
  3F8021 2B20 MOV@32,#0
  3F8022 2B20 MOV@32,#0
  3F8023 2B20 MOV@32,#0
  3F8024 6FEE SBL1,UNC

  其中使GPIOA0为高电平的指令仍然为6个指令周期(其中包括1个乘法指令),因为乘法指令也是单周期的,因此循环周期中保持高电平的时间为60 ns。通过将该程序放在H0 SARAM中进行调试可得GPIOA0的波形,如图6所示。其中高电平时间正好为60 ns,而由于3个低电平之后要进行跳转,要清空流水线,而且还要为乘法做准备,因此保持低电平的时间比图5所需的时间要长。当采用数字式示波器观察时,如果探头采用×1档观察的波形不是很理想,则可以采用×10档,并配合调节探头的补偿旋钮。


图6  TMS320F2812中GPIOA0的波形2

4  三种微处理器的比较

  首先要强调的是,这几种微控制器都可以通过提高晶振的振荡频率来缩短指令周期,但是这些控制器的振荡频率是有一定限制的,例如单片机不超过40 MHz,而LPC2114的频率不超过60 MHz,TMS320F2812的最高频率为150 MHz。在同样的工作频率下,ARM指令运行的指令周期远远高于传统的单片机。 因为传统的单片机没有采用流水线机制,而ARM核和DSP都采用了流水线,但是由于访问外设和RAM等存储器要加一定的时钟周期,因此ARM不是真正可以实现单周期运行的,特别是不能实现单周期的乘法指令,而DSP可以实现真正的单周期乘法指令,速度要远远高于ARM微控制器。


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