数字信号处理器

  数字信号处理器也被称为DSP芯片，是一种微处理器工具特别适用于数字信号处理操作的。它的主机应用程序是实时，快速地实现各种数字信号处理算法。

  数字信号处理器的功能使用哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开。用于单指令流，多数据流(SIMD)操作的特殊指令集。可以并行处理，但不支持多任务。在主机环境中使用时，它可以用作直接内存访问(DMA)设备。从模数转换器(ADC)获取数据，最终输出是由数模转换器(DAC)转换为模拟信号的数据。能够在一个指令周期内实现一个或多个乘法和累加(MAC)操作。因此，多个乘法和累加运算单元被集成到DSP中，其可以执行并行的乘法和累加运算。能够在一个指令周期内完成对存储器的多次读取。因此，多个片上总线和多端口片上存储器与DSP集成在一起。为了加快处理器中的操作，将多个地址生成单元集成到DSP中以支持循环寻址和位翻转寻址。处理器中的大多数操作都是重复操作。为了易于使用，大多数DSP支持这种重复操作，而无需为重复操作编写其他指令。大多数DSP提供多个串行或并行I / O接口，以及特殊的I / O接口，以处理特殊的数据，从而降低成本并提高输出/输入性能。

  基于信息的介绍，数字信号处理器的选择具有以下原理：

  1.算法格式。定点算法的动态范围较小。例如，16位定点算法的动态范围仅为96dB，这容易出现溢出问题，但成本低，功耗低。因此，大多数数字信号处理器都是定点的，约占67%。浮点算法具有较大的动态范围，例如32位浮点算法，其动态范围为1536dB。处理速度远高于定点，总线宽度也比定点宽。编程更容易，但是成本更高，功耗更高。。浮点数字信号处理器主要用于高端产品。

  2.数据宽度。所有浮点DSP均为32位宽，而定点DSP大多为16位宽，也有24位，例如摩托罗拉的DSP563xx系列。和Zoran的ZR3800系列(均为20位)。数据宽度直接影响DSP芯片的尺寸，封装引脚的数量以及外围存储器的容量，因此直接影响DSP的成本。

  3.速度。选择DSP时，速度是最重要的考虑因素。DSP的速度通常是指令周期的时间，但也指核心功能(例如FIR或IIR滤波器)的计算时间。一些DSP使用非常大的指令字组(VLIW)结构，可以在一个周期内执行多个指令。它与时钟的工作频率密切相关。

  4.内存结构。存储器结构(包括总线结构)对DSP的性能有很大影响。一方面，如何在执行操作时读取数据和指令，不同的方法有不同的速度。在一个指令周期内读取一条指令和两条数据，以实现快速MAC操作。该结构可以是多端口存储器，用于指令和数据的单独存储器或指令缓冲区。另一方面，存储器结构还包括片上和片外支持的存储器的大小。大多数定点DSP面向嵌入式系统市场，因此其内存很小。尽管某些浮点DSP的片上存储器较小，但它们需要较大的外围存储器，例如TI的TMS320C30。

  5.功耗。许多DSP用于便携式设备，例如移动电话，PDA和便携式音频播放器。功耗是这些产品的主要考虑因素。许多处理器供应商降低了工作电压(例如3.3V，2.5V，1.8V)，并增加了电源电压管理功能，例如添加了“休眠模式”，当不使用时会切断大多数电源和未使用的外围设备。减少能源消耗。

  6.易于编程。DSP的应用对象主要是工程技术人员和工程师。早期的数字信号处理器使用汇编语言进行编程，后来的产品可以用C语言编写，但是必须通过C编译器将它们编译为汇编语言源程序，并进行优化以减少计算时间。数字信号处理器供应商通常会提供开发工具。但是不同公司的DSP产品在软件编程方面有很大的不同。因此，用户应选择他们更熟悉的开发工具。这些工具包括软件工具，例如汇编语言程序，链接器，模拟器，调试器，编译器，代码库，实时操作系统等。硬件工具，例如开发板，仿真器等。通常来说，

  7.绩效价格比。成本也是批量生产中的重要考虑因素。设备封装也会影响芯片成本。网格阵列(PGA)包装比塑料包装PQFP和TQEP更昂贵。

  8.是否支持多个处理器。如果需要特别快的计算速度，则可以使用多个处理器并行工作。此时，每个处理器的内部连接可能是一个重要问题。ADI公司的ADSP-2106x提供专用硬件。它具有双向地址总线和数据总线，并且与六个双向总线配合使用。通过一个公共的外部总线很容易将多达六个处理器连接到一个系统中。