TMS320C54x和ADSP218x性能比较

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摘要：TI（Texas Instruments）公司的TMS320C54X系列和ADI（Analog Devices Inc.）公司的ADSP218X系列是目前应用广泛的两款主流16位定点DSP芯片。以Geffe发生器和MD5算法的实现为例，通过对这两款芯片性能的详细比较，分析研究了它们各自优缺点。

    关键词：DSP芯片 TMS320C54X ADSP-218X 性能比较

从1982年第一片数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）TMS320C10产生以来，经过二十年的发展，DSP以其卓越的性能、独有的特点，已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。业内人干预言，DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素，它将彻底变革人们的作、学习和生活方式。

DSP[6][8][9]具有两种算术结构：定点和浮点。从理论上讲，虽然浮点DSP的动态范围比定点DSP大，且更适合于DSP的应用场合，但定点运算的DSP器件的成本较低，对存储器的要求也较低，而且耦电较省。定点运算的可编程DSP器件仍是市场上的主流产品。据统计，目前销售的DSP器件中的80%以上属于16位定点可编程DSP器件。其中，TI公司的TMS320C54X系列和ADI公司的ADSP-218X系列是目前广泛使用的主流定点DSP芯片。下面就以它们为研究对象，结合Geffe发生器[7]和MD5算法的实现，对其性能进行分析比较。由于TI的TMS320VC5402和ADI的ADSP-2186N是使用较多的两款，硬件性能指标又相近，有很好的可比性，所以编程实现时选择它们为具体芯片。虽然两款DSP芯片都提供C编译器，但是因为效率都不高，这里我们就不作讨论。下面的论述都是基于直接用汇编语言编程的。

1 Geffe发生器与MD5算法

先简单介绍一眄两个算法。Geffe发生器是一种密钥序列发生器，它利用线性反馈移位寄存器（Linear Feedback Shift Register,LFSR）产生序列密码。Geffe发生器使用了三个LFSR，它们以非线性方式结合，其中两个LFSR作为复合器的输入，第三个LFSR控制复合器的输出。因为运算量很大，所以LFSR用软件实现起来比较慢，但是用汇编语言实现比用C语言实现快。

MD5（MD，即Message Digest）是一个单向散列函数，它对输入消息产生128位散列值（或消息摘要）。该算法需要进行大量的移位和逻辑操作，用DSP实现比较方便。

2 TMS320C54X系列与ADSP-218X系列性能比较

2.1 硬件结构[1][4][5]

TMS320C54X系列采用改进的Harvard结构体系，有一组程序总线和三组数据总线、高度并行性的算术逻辑单元ALU、乘法/累加器MAC、桶形移位器、缓冲串口、专用硬件逻辑、片内存储器、片内外设和高度专业化的指令集等等。支持32位长操作数指令，支持并行存储和并行装入的算术指令。

ADSP-218X系列借装了TMS320X系列的优缺点，重新设计。它也是采用改进的Harvard结构体系。ALUMAC、桶形移位器这三个独立的运算部件均可以单周期操作。还有丰富的双缓冲串口、中断（分外中断和内中断）等。在TMS320C54x系列中，程序存储区和数据存储区是混在一起的，而ADSP-218X系列从物理上就将两者分开，这就使多功能指令操作显得非常方便。因此，ADSP-218X系列程序实现更有高效性。

两款芯片主要技术指标的比较如表1所示。

表1 两款DSP芯片主要技术指标比较

比较项目	MIPS	Cycle Time/ns	RAM/千字
TMS320C54X	30～532	33.3～1.88	5～640
ADSP-218X	33～80	30～12.5	8～104

可见，两款系列芯片性能指标的选择范围都很大，而TSM320C54X系列的选择空间更大一些。具体到本文选用的TMS320VC5400和ADSP-2186N，主要参数（MIPS/Cycle Time/RAM）为：TMS320VC5402是100/10ns/16kword,ADSP-2186N是80/12.5ns/16Kword。这两种芯片的硬件性能指标相仿，用它们实现相同的算法，具有很好的可比性。

2.2 程序编程[2][3][4][6]

下面分别用TMS320VC5402和ADSP-2186N实现Geffe发生器和MD5算法，以此来比较两款芯片在编程过程中的优劣。其中，Geffe发生器产生96字的序列，MD5处理的消息长63个字。

2.2.1 指令系统概述

ADSP-2186N指令系统使用代数符号来表示算术运算和数据传送，源代码具有较高的可读性，且不会损坏运行特性。它的指令系统很精简，程序员可以快速掌握。ADSP-2186N的编程方式和高级语言类似，如果用户有高级语言编程的经验，上手较快。

TMS320VC5402指令系统很丰富，灵活多变，虽然使用时很方便，但是完全掌握却有一定的困难，这对程序员来说是个不小的难题。它的指令系统有传统的助记符和代数符号两种方式，程序员可以根据所好任选一种。助记符方式对于习惯了汇编语言的开者易于接受，代数符号方式则表达简洁、较为直观、易于理解。但是，合作完成项目时，往往会由于不同的程序员选择不同的格式而造成麻烦。解决的方法有两个，一是使用TI提供的转换工具，另一是只将两者的obj文件链接调试，但调试时有些方便。

另外，两者的编译环境也有差别。相比较而言，ADSP-2186N的界面要友好一些，它和VC++非常相像，很方便。

2.2.2 指令的“单周期性”

ADSP-2186N的每条程序语言都汇编成仅需一个执行周期的24位指令机器码。它完全在并行处理方式下工作，所有的

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