摘要：在進行DSP函數(shù)級的優(yōu)化中，首先需要確定哪些函數(shù)占用CPU多。以TI C64x+ DSP為例，描述了如何利用TI集成開發(fā)環(huán)境及相關(guān)的配套腳本分析工具，實現(xiàn)大量函數(shù)執(zhí)行時間自動測試的方法，該方法效率高，并且可獲得函數(shù)運行的各類信息，為軟件的函數(shù)級優(yōu)化提供了充分依據(jù)。

　　1.前言

　　DSP軟件優(yōu)化是DSP軟件開發(fā)人員經(jīng)常面臨的課題。雖然TI的集成開發(fā)環(huán)境CCS提供了豐富的優(yōu)化手段，但在產(chǎn)品開發(fā)階段，考慮的比較多的往往是代碼的可讀性。正確性以及調(diào)測的方便，而函數(shù)執(zhí)行效率方面不一定能全面照顧到，從而在后期面臨代碼優(yōu)化工作。

　　在一個復(fù)雜的DSP系統(tǒng)上運行的軟件工程函數(shù)眾多，軟件優(yōu)化除了文件級優(yōu)化之外，往往需要對某些重點函數(shù)進行優(yōu)化。而如何從大量的函數(shù)中準確的提取出執(zhí)行效率低。占用CPU資源多的重點優(yōu)化函數(shù)，成為函數(shù)級優(yōu)化之前的首先要解決的問題。以往測試函數(shù)執(zhí)行時間，一般在函數(shù)前后添加記錄時間點的測試代碼，在Emulator環(huán)境或真實環(huán)境中跑一下測得函數(shù)執(zhí)行時間，或者在Simulator環(huán)境下使用CCS提供的Profile功能，測得函數(shù)執(zhí)行占用的cycle數(shù)。無論哪種方法，都只能逐個函數(shù)進行，效率低下，而且不能直接得出函數(shù)執(zhí)行頻率這一優(yōu)化需要參考的重要指標（因為有些函數(shù)雖然執(zhí)行消耗cycle很多，但其執(zhí)行次數(shù)少，也不是占用CPU的主因）。如果對各函數(shù)的執(zhí)行頻率進行理論上的計算，再結(jié)合打點測試結(jié)果做通盤的比較，做起來也是效率低，而且面臨與實際可能有較大出入的問題。

　　2.函數(shù)執(zhí)行時間測量

　　利用TI CCS3.3（6.1.12版本以上）集成開發(fā)環(huán)境自帶的函數(shù)進出鉤子（Function entry/exit hooks）的新功能，可以方便的實現(xiàn)整個軟件工程運行過程中執(zhí)行到的全部函數(shù)（庫函數(shù)及inline函數(shù)除外）進入和退出時間點的記錄，再配合相關(guān)的腳本分析工具，很快一張所有運行到的函數(shù)執(zhí)的行時間和執(zhí)行次數(shù)的匯總表，便呈現(xiàn)在眼前。

　　2.1 編寫函數(shù)進出鉤子（hook）函數(shù)，構(gòu)造測試工程

　　鉤子函數(shù)的功能，是在函數(shù)進入和退出時進行調(diào)用，記錄下函數(shù)指針和進出的時間點，保存在一片專門開辟的內(nèi)存空間。這片空間在這里我們稱之為“hook信息記錄區(qū)”.hook信息記錄區(qū)大小可以自己根據(jù)需要制定。如果占用內(nèi)存空間往往比較大，可存放在片外DDR2內(nèi)存空間。在hook信息記錄方式上，由于后續(xù)配套分析腳本的需要，采用順序記錄（而不是循環(huán)記錄）的方式。另外由于鉤子函數(shù)調(diào)用極其頻繁，編寫時需要注意提高hook函數(shù)的執(zhí)行效率。Hook函數(shù)主要包括初始化函數(shù)。進入函數(shù)時調(diào)用的hook函數(shù)以及退出函數(shù)時調(diào)用的hook函數(shù)。下面是一個進入函數(shù)時調(diào)用的hook函數(shù)代碼（其中g(shù)aqRecord[]數(shù)組空間就是hook信息記錄區(qū)）；退出函數(shù)時調(diào)用的hook函數(shù)，可以跟FuncHookEnter相同，也可以不同，相同時可以直接用FuncHookEnter.

　　本例中，將FuncHook.c文件加入到DSP軟件工程中，并使用-o3優(yōu)化（提高執(zhí)行效率）。并修改DSP工程的編譯選項，登記鉤子進出函數(shù)，具體設(shè)置方法為，打開Build Options對話框，選中C o m p i l e r – > C a t e g o r y ->Advance（2），然后在“Entry hook function”一欄中填入自己定義的進入函數(shù)的鉤子函數(shù)名稱，例如此處填入FunHookEnter,“Caller's parameter topass”從下拉框中選擇“address”,退出函數(shù)的hook函數(shù)的設(shè)置一樣。

　　由于hook信息記錄區(qū)大小有限，而且采用順序記錄的方式，hook信息記錄區(qū)很快就記錄滿了，之后便停止記錄，因此，在記錄時可以通過對索引變量進行了判斷，該索引初始化為不記錄，在做好一切準備工作（如DSP加載后，把系統(tǒng)功能都運行起來）之后，通過一個調(diào)試開關(guān)，在idle任務(wù)執(zhí)行函數(shù)中檢測到該開關(guān)變?yōu)镃TRUE后，將索引置為0,開始記錄hook信息。另外，該idle任務(wù)函數(shù)執(zhí)行很頻繁，實際測試一般不需要記錄該函數(shù)的進出時間信息，所以可以使用#pragma NO_HOOKS將該函數(shù)屏蔽掉。

　　2.2 腳本工具自動化分析記錄的數(shù)據(jù)

　　編譯測試工程，生成DSP版本并加載運行，做好準備工作（如運行特定功能）之后，通過調(diào)試命令的方法將gudRecordIdx索引置0,開始觸發(fā)記錄hook信息。記錄區(qū)滿后（可以通過讀取gudRecordIdx變量值來確認），將hook信息記錄區(qū)（即：gaqRecord[]數(shù)組）讀出，傳送到后臺PC機保存生成一個dat文件。

　　由于hook信息記錄是記錄區(qū)寫滿后即停止，所以實際得到的dat文件中記錄的一些函數(shù)可能只有進入記錄，沒有對應(yīng)退出的記錄，這樣可能造成后面的腳本自動分析失敗，這個問題可以對生成的dat文件稍加改造來解決。使用文本編輯器打開dat文件，在文件頭添加如下三行信息：

　　其中行“1651 1 0 0 0”為dat格式文件頭，是固定不變的。而第二行“0xA0000000”為一個任意數(shù)，只要與測試工程中任意一個函數(shù)的指針都不相同就行。

　　接下來就是利用TI提供的自動化腳本分析工具進dat文件進行分析，腳本分析工具文件夾中包含以下相關(guān)文件：

　?。?）func_info.pl.ofd6x.exe和XML_TI_OFD.pm安裝TI提供的cg_xml-v2_20_00-Setup.exe之后從安裝程序目錄下得到的，主要用來根據(jù)函數(shù)地址生成函數(shù)名字符串；（2）cmd.bat是可執(zhí)行批處理文件，使用時需要修改該文件，將其中的。out和。dat文件名改為與實際處理的文件名一致；（3）post_process7.pl是dat文件分析專用Perl語言腳本。運行該腳本之前，需要安裝ActivePerl.

　　把獲取的記錄函數(shù)進出時間的。dat文件和工程編譯生成的。out文件也拷貝到該目錄中，執(zhí)行cmd.bat即生成終分析結(jié)果文件output.

　　csv.用Excel打開該文件，也可另存為xls文件，方便編輯。

　　3.實用實例

　　按照前面的描述定義鉤子函數(shù)并設(shè)置編譯器編譯選項，在加載DSP并運行相關(guān)系統(tǒng)功能后，獲得如下某DSP系統(tǒng)函數(shù)執(zhí)行時間測試結(jié)果樣例，可以清楚的看到實際運行過程中各函數(shù)執(zhí)行占用CPU的情況，CPU占用率比較大的函數(shù)就是要著手優(yōu)化的重點。

　　如表1所示，測試結(jié)果中的“Exclusive_Cycles”是不包括子函數(shù)執(zhí)行時間在內(nèi)的函數(shù)執(zhí)行占用CPU周期數(shù)（凈時間）；“Inclusive_Cycles”是包括子函數(shù)執(zhí)行時間在內(nèi)的函數(shù)執(zhí)行占用CPU周期數(shù)（毛時間）；“Number_of_Calls”在函數(shù)執(zhí)行的次數(shù)；“Avg_Cycles”是平均執(zhí)行cycle數(shù)；“Max_Cycles”是執(zhí)行凈cycle數(shù)；“Min_Cycles”是執(zhí)行凈cycle數(shù)。

　　此hook信息記錄功能對于BIOS庫函數(shù)及inline函數(shù)，編譯器不會嵌入hook調(diào)用，測試時根據(jù)需要，可以把內(nèi)聯(lián)函數(shù)的inline關(guān)鍵字去掉。另外，在-o3優(yōu)化的情況下，為了提高執(zhí)行效率，編譯器會把某些代碼行規(guī)模小，調(diào)用地方少的普通函數(shù)自動展開為inline函數(shù)（這種情況可以從匯編代碼中看到），從而導(dǎo)致這些函數(shù)沒有被hook記錄到。此時，可以將使用了-o3優(yōu)化的文件或整個工程的編譯選項auto inline threshold設(shè)置為0,以解決編譯器自動inline的問題。

　　4.結(jié)論

　　使用該進出hook函數(shù)進行函數(shù)執(zhí)行時間的自動測試方法，可以輕而易舉的得到實際運行中各函數(shù)準確的平均執(zhí)行時間，以及各自對CPU的占用情況，將軟件開發(fā)人員從之前的機械繁瑣的函數(shù)效率測試的工作中解放出來，使得函數(shù)優(yōu)化工作能夠更加準確的把握到重點，后續(xù)優(yōu)化效果評估也更加的容易，從而大大提高軟件函數(shù)級優(yōu)化工作的效率。