一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　　16-bit定點(diǎn)DSP

　　　C55x有雙MAC單元；C54x有單MAC單元

　　　C55的指令長度可變，且沒有排隊(duì)的限制

　　　C55x有12組總線；C54x有8組總線

二、綜合介紹

　　　C5000是16-bit定點(diǎn)DSP系列，包括舊有的C5x、當(dāng)前主流的C54x和最新的C55x。

　　　C55x和C54x源代碼兼容，而C5x和C2x源代碼兼容。C54x關(guān)注于低功耗，而C55x則將低功耗提到一個(gè)新水平：300MHz的C55x和120MHz的C54x相比，性能提高5倍，而功耗則降到六分之一。盡管C5x還在全線生產(chǎn)，但公司已經(jīng)將新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向C54x 和C55x。C54x 和C55x采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。

　　　C55x 具有12組獨(dú)立的總線，而C54x則有8組。它們都有一組程序總線和相應(yīng)的程序地址總線。C54x總線的寬度為16-bit，而C55x總線的寬度為32-bit。C55x有三組數(shù)據(jù)讀總線和兩組數(shù)據(jù)寫總線，而C54x有兩組數(shù)據(jù)讀總線和一組數(shù)據(jù)寫總線。每組數(shù)據(jù)總線都有其相應(yīng)的地址總線。C55x的數(shù)據(jù)地址總線的寬度為24-bit，而C54x的數(shù)據(jù)地址總線的寬度為16-bit。

　　　C54x使用兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元，在每個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)或兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。這四組內(nèi)部總線和兩個(gè)地址發(fā)生器使其可以進(jìn)行多操作數(shù)運(yùn)算。

　　　C55x的地址-數(shù)據(jù)流單元（ADFU）包含了專門的硬件來管理五組數(shù)據(jù)總線。該ADFU也可以作為通用的16-bit ALU，用于簡單的算術(shù)運(yùn)算。該ALU從指令緩沖單元（IU）接收立即數(shù)，和存儲(chǔ)器、ADFU寄存器、數(shù)據(jù)計(jì)算單元（DCU）寄存器、程序流單元（PFU）寄存器作雙向通信。無論是ALU，還是三個(gè)地址寄存器ALU（ARAU）中的一個(gè)，都可以修改作間接尋址的九個(gè)地址寄存器。這三個(gè)ARAU為C55x的三組數(shù)據(jù)讀總線提供獨(dú)立的地址。這種并行性保證了在每個(gè)CPU周期內(nèi)DCU去讀兩個(gè)16-bit的操作數(shù)和一個(gè)16-bit的系數(shù)。

　　　C55x的DCU包含了兩個(gè)MAC單元，在單周期內(nèi)作兩個(gè)17217-bit的MAC運(yùn)算。它還包含了一個(gè)40-bit的ALU和四個(gè)40-bit的累加器寄存器、一個(gè)桶型移位器、以及專門的Viterbi算法硬件。每個(gè)MAC單元包含一個(gè)乘法器和帶32-或40-bit飽和邏輯的加法器。三個(gè)數(shù)據(jù)讀總線將兩個(gè)數(shù)據(jù)流和一個(gè)公共系數(shù)流送給兩個(gè)MAC單元。用戶可以用ALU作32-bit的運(yùn)算，或分開作兩個(gè)16-bit的運(yùn)算。除開接受從DCU的40-bit Acc寄存器來的輸入外，ALU還從IU接受立即數(shù)，并和存儲(chǔ)器、ADFU寄存器、PFU寄存器作雙向通信。

　　　C54x是單17217-bit MAC機(jī)器，有一個(gè)40-bit的加法器、兩個(gè)40-bit的Acc和一個(gè)分開的40-bit的ALU。與C55x相類似，C54x的ALU也可以作成兩個(gè)16-bit的配置，完成兩個(gè)單周期運(yùn)算。乘法器輸出處的40-bit的加法器允許作非流水的MAC運(yùn)算，以及并行的兩個(gè)加法和乘法。單周期歸一化和指數(shù)編碼支持浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。

　　　兩個(gè)系列的結(jié)構(gòu)都支持一個(gè)桶型移位器，將40-bit的Acc的值左移或右移最多達(dá)31bit。該桶型移位器將移位后的值送給DCU的ALU，以便作進(jìn)一步的運(yùn)算。指令集中關(guān)于二操作數(shù)、三操作數(shù)和32-bit操作數(shù)的指令，支持結(jié)構(gòu)的并行性。八個(gè)可以獨(dú)立尋址的輔助寄存器和軟件堆棧提高了C編譯器的效率。

　　　C55x可以執(zhí)行可變長度的指令，這和C54x有顯著的不同。C54x的指令長度為固定的16-bit，而C55x的指令長度則從8到48 bit。C55x的IU緩存64 byte的代碼，且有一個(gè)解碼邏輯來確認(rèn)可變長度指令中各指令的區(qū)別。局部循環(huán)指令使用指令緩沖隊(duì)列來循環(huán)執(zhí)行代碼塊。指令緩沖隊(duì)列還可以在執(zhí)行條件程序流控制指令的條件測試時(shí)，推測性地提取指令。指令解碼器按排列順序?qū)χ噶罱獯a，而不是執(zhí)行動(dòng)態(tài)時(shí)序，從而可以在預(yù)定的時(shí)間得到結(jié)果。

　　　C55x的PFU跟蹤程序的執(zhí)行點(diǎn)，并為多達(dá)16Mbyte的程序存儲(chǔ)器產(chǎn)生24-bit的地址。該單元的硬件，可用于循環(huán)、靈活性轉(zhuǎn)移、條件執(zhí)行、以及流水保護(hù)。單獨(dú)的程序計(jì)數(shù)器可以保證從子程序或中斷服務(wù)子程序快速返回。該P(yáng)FU還包括管理指令流水和四個(gè)CPU狀態(tài)寄存器的邏輯。它以硬件方式可以提供四層塊循環(huán)嵌套。其硬件還支持條件循環(huán)。PFU處理流水控制冒險(xiǎn)，并對讀后寫及寫后讀提供保護(hù)。當(dāng)在指令流中這種冒險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，流水保護(hù)邏輯就插入一些周期，保證程序的正確執(zhí)行。集成的軟件等待狀態(tài)發(fā)生器使用戶可以使用較慢的外部存儲(chǔ)器。

　　　該系列的所有DSP都支持片內(nèi)雙訪問RAM（DARAM），用戶可以將其配置為程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。C55x還有擴(kuò)展的同步突發(fā)性RAM、同步DRAM和異步SRAM及DRAM。片內(nèi)的鎖相環(huán)（PLL）允許用戶抑制時(shí)鐘，但C55x核還可以激活與自動(dòng)管理片內(nèi)外設(shè)和存儲(chǔ)器的功耗。當(dāng)程序不再訪問片內(nèi)存儲(chǔ)器時(shí)，它們就會(huì)被切換到低功率模式。處理器對片內(nèi)外設(shè)也提供類似的控制。

　　　C55x還設(shè)置了用戶可控的低功率IDLE域，包括CPU、DMA、外設(shè)、外部存儲(chǔ)器接口、指令隊(duì)列、以及時(shí)鐘發(fā)生電路。

三、尋址模式

　　　C54x支持單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址和32-bit操作數(shù)尋址，還使用并行指令支持雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址。它也提供立即數(shù)尋址、存儲(chǔ)器映射尋址、循環(huán)尋址和位倒序?qū)ぶ贰?

　　　在C54x的基礎(chǔ)上，C55x還支持絕對值尋址、寄存器間接尋址、直接尋址，即位移模式。C55x的ADFU包括專門的寄存器，支持使用間接尋址指令的循環(huán)尋址。可以同時(shí)使用五個(gè)獨(dú)立的循環(huán)緩沖器和三個(gè)獨(dú)立的緩沖器長度。這些循環(huán)緩沖器沒有地址排隊(duì)的限制。C54x支持兩個(gè)任意長度的循環(huán)緩沖器。

四、特殊指令

　　　C54x有專門功能指令，如FIR濾波器、單指令或塊指令循環(huán)、八個(gè)并行指令（如并行存儲(chǔ)或乘加）、乘法累加和減（十個(gè)乘法指令）、八個(gè)雙操作數(shù)存儲(chǔ)器搬移。C55x還有專門的指令，充分利用增加的功能單元和并行能力的優(yōu)點(diǎn)。用戶定義的并行機(jī)制，允許將執(zhí)行兩個(gè)操作的指令加以組合。

五、開發(fā)支持

　　　eXpressDSP軟件技術(shù)包括DSP集成開發(fā)工具：可升級的實(shí)時(shí)軟件基礎(chǔ)、可重復(fù)使用的應(yīng)用軟件接口標(biāo)準(zhǔn)、以及不斷增加的第三方的軟件模塊。Code Composer Studio是一個(gè)集成的DSP開發(fā)工具套件，包括C5000的C編譯器、DSP/BIOS、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù)等