一、芯片的基本結構

　　為了快速地實現數(shu)字信(xin)號處理(li)運(yun)算，DSP芯片一(yi)般都(dou)采用特(te)殊的(de)軟硬件結(jie)構(gou)。下面簡(jian)單(dan)介紹DSP芯片的(de)基本(ben)結(jie)構(gou)。

　　（1）哈佛(fo)結構

　　主要(yao)特(te)點是(shi)(shi)將(jiang)程序(xu)和(he)數(shu)據(ju)(ju)(ju)存(cun)(cun)儲在不同的(de)存(cun)(cun)儲空間中，即程序(xu)存(cun)(cun)儲器(qi)和(he)數(shu)據(ju)(ju)(ju)存(cun)(cun)儲器(qi)是(shi)(shi)兩個相互獨立的(de)存(cun)(cun)儲器(qi)，每個存(cun)(cun)儲器(qi)獨立編址，獨立訪(fang)問(wen)。與兩個存(cun)(cun)儲器(qi)相對應的(de)是(shi)(shi)系統(tong)中設(she)置了程序(xu)總線和(he)數(shu)據(ju)(ju)(ju)總線，從而(er)使數(shu)據(ju)(ju)(ju)的(de)吞(tun)吐率(lv)提高了一倍。由于程序(xu)和(he)數(shu)據(ju)(ju)(ju)在兩個分開的(de)空間，因(yin)此(ci)取指和(he)執(zhi)行能(neng)完(wan)全(quan)重疊。

　　（2）流水(shui)線操作

　　流(liu)水線與(yu)哈(ha)佛(fo)結構(gou)相(xiang)關，DSP芯片(pian)廣泛(fan)采用流(liu)水線以減少(shao)指令執行時間，從而增強了處(chu)理(li)(li)器的處(chu)理(li)(li)能力。處(chu)理(li)(li)器可以并(bing)行處(chu)理(li)(li)二到四條指令，每條指令處(chu)于流(liu)水線的不同階段。下面所列是(shi)一個三級(ji)流(liu)水線操作的例(li)子(zi)：

　　CLLOUT1

　　取指(zhi)NN-1N-2；

　　譯碼N-1NN-2；

　　執行N-2N-1N，

　　（3）專用的硬件乘法(fa)器

　　專(zhuan)用的硬件乘(cheng)法(fa)(fa)器，乘(cheng)法(fa)(fa)速度(du)越快，DSP處理器的性能越高。由于具有專(zhuan)用的應用乘(cheng)法(fa)(fa)器，乘(cheng)法(fa)(fa)可在一個指令周期(qi)內(nei)完成。

　　（4）特殊的(de)DSP指令

　　DSP是(shi)采用特殊的指令。

　　（5）快(kuai)速的指令(ling)周期

　　特殊(shu)的(de)DSP指令(ling)，DSP芯片是采用特殊(shu)的(de)指令(ling)。快速的(de)指令(ling)周期、哈(ha)佛結構(gou)、流水線操作、專用的(de)硬件(jian)乘(cheng)法器、特殊(shu)的(de)DSP指令(ling)，再加上集成電路的(de)優化(hua)設(she)計可使DSP芯片的(de)指令(ling)周期在200ns以下。

　　二、DSP系統的特點是什么

　　數字(zi)(zi)信(xin)(xin)號處(chu)理有別于普通(tong)(tong)的科(ke)學計算與分析，它強調(diao)運算處(chu)理的實(shi)時(shi)性，因此DSP除(chu)了(le)具備(bei)普通(tong)(tong)微處(chu)理器(qi)所(suo)強調(diao)的高(gao)速運算和控制(zhi)功能外，針對(dui)實(shi)時(shi)數字(zi)(zi)信(xin)(xin)號處(chu)理，在處(chu)理器(qi)結構、指令系統、指令流程上具有許多新的特(te)征，其特(te)點如下(xia)：

　　三、算術單元

　　具有硬件(jian)乘法(fa)(fa)器(qi)和多(duo)(duo)功能(neng)運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)單(dan)(dan)元(yuan)，硬件(jian)乘法(fa)(fa)器(qi)可以(yi)在單(dan)(dan)個(ge)指(zhi)令周期內完(wan)成乘法(fa)(fa)操作(zuo)(zuo)，這是DSP區別(bie)于通用(yong)的(de)微處(chu)理器(qi)的(de)一(yi)個(ge)重要標志。多(duo)(duo)功能(neng)運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)單(dan)(dan)元(yuan)可以(yi)完(wan)成加(jia)(jia)(jia)減、邏輯、移位、數(shu)據傳送(song)等操作(zuo)(zuo)。新一(yi)代DSP內部甚至還包含多(duo)(duo)個(ge)并行(xing)(xing)的(de)運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)單(dan)(dan)元(yuan)，以(yi)提高其處(chu)理能(neng)力。針對濾波(bo)、相(xiang)關、矩陣(zhen)運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)等需要大(da)(da)量乘和累加(jia)(jia)(jia)運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)的(de)特(te)點，DSP的(de)算(suan)(suan)(suan)術單(dan)(dan)元(yuan)的(de)乘法(fa)(fa)器(qi)和加(jia)(jia)(jia)法(fa)(fa)器(qi)，可以(yi)在一(yi)個(ge)時(shi)鐘(zhong)周期內完(wan)成相(xiang)乘、累加(jia)(jia)(jia)兩(liang)個(ge)運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)。近年出(chu)現的(de)一(yi)些DSP如(ru)ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以(yi)同時(shi)進行(xing)(xing)乘、加(jia)(jia)(jia)、減運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)，大(da)(da)大(da)(da)加(jia)(jia)(jia)快了FFT的(de)蝶形運(yun)(yun)(yun)(yun)算(suan)(suan)(suan)速度。

　　四、總線結構

　　傳(chuan)統的通用處理器采(cai)用統一的程(cheng)序(xu)(xu)和數(shu)據(ju)空間、共享的程(cheng)序(xu)(xu)和數(shu)據(ju)總(zong)線(xian)結(jie)構(gou)，即所謂的馮.諾依(yi)曼(man)結(jie)構(gou)。DSP普遍采(cai)用了數(shu)據(ju)總(zong)線(xian)和程(cheng)序(xu)(xu)總(zong)線(xian)分離的哈(ha)佛結(jie)構(gou)或者(zhe)改進的哈(ha)佛結(jie)構(gou)，極大地提(ti)(ti)高了指令執行(xing)(xing)速(su)度。片內(nei)的多(duo)套總(zong)線(xian)可(ke)以同時進行(xing)(xing)取指令和多(duo)個數(shu)據(ju)存(cun)取操(cao)作，許多(duo)DSP片內(nei)嵌有DMA控制(zhi)器，配合片內(nei)多(duo)總(zong)線(xian)結(jie)構(gou)，使數(shu)據(ju)塊傳(chuan)送速(su)度大大提(ti)(ti)高。

　　專用尋址單元

　　DSP面向數據密集型應用(yong)，伴隨著(zhu)頻繁的數據訪問，數據地(di)址(zhi)的計(ji)算也需(xu)要大(da)量時間(jian)(jian)。DSP內部(bu)配置了專用(yong)的尋(xun)址(zhi)單元(yuan)，用(yong)于地(di)址(zhi)的修改和(he)更(geng)新，它們可以在(zai)尋(xun)址(zhi)訪問前或訪問后自(zi)動(dong)修改內容，以指向下(xia)一個要訪問的地(di)址(zhi)。地(di)址(zhi)的修改和(he)更(geng)新與算術單元(yuan)并(bing)行工作，不需(xu)要額外的時間(jian)(jian)。DSP的地(di)址(zhi)產(chan)生器支持(chi)直接尋(xun)址(zhi)、間(jian)(jian)接尋(xun)址(zhi)操(cao)作，大(da)部(bu)分DSP還(huan)支持(chi)位(wei)反轉尋(xun)址(zhi)（用(yong)于FFT算法(fa)）和(he)循環尋(xun)址(zhi)（用(yong)于數字濾波算法(fa)）。

　　五、片內存儲器

　　針對數(shu)(shu)字(zi)信號處(chu)理(li)的數(shu)(shu)據(ju)密集運(yun)算的需要，DSP對程序和數(shu)(shu)據(ju)訪問的時間要求很高(gao)，為了(le)減小指(zhi)令和數(shu)(shu)據(ju)的傳送(song)時間，許多DSP內部集成了(le)高(gao)速程序存(cun)儲器(qi)(qi)和數(shu)(shu)據(ju)存(cun)儲器(qi)(qi)，以(yi)提高(gao)程序和數(shu)(shu)據(ju)訪問存(cun)儲器(qi)(qi)的速度。

　　六、流水處理技術

　　DSP大多采用流水技術，即將一條指(zhi)令(ling)(ling)的(de)(de)執行(xing)(xing)過程分解成取(qu)指(zhi)、譯碼、取(qu)數(shu)、執行(xing)(xing)等(deng)若干個階段，每(mei)個階段稱為一級流水。每(mei)條指(zhi)令(ling)(ling)都由片(pian)內多個功能單元分別(bie)完成取(qu)指(zhi)、譯碼、取(qu)數(shu)、執行(xing)(xing)等(deng)操作，從而在不提(ti)高時(shi)鐘頻率(lv)的(de)(de)條件下(xia)減少(shao)了每(mei)條指(zhi)令(ling)(ling)的(de)(de)執行(xing)(xing)時(shi)間。

　　七、DSP與其它處理器的差別

　　數字信(xin)號處(chu)(chu)理器(qi)(qi)（DSP）、通(tong)用(yong)微處(chu)(chu)理器(qi)(qi)（MPU）、微控制(zhi)器(qi)(qi)（MCU）三者的區別在于(yu)(yu)：DSP面向高(gao)性能(neng)、重(zhong)復性、數值運算密(mi)集型(xing)的實時處(chu)(chu)理；MPU大量應用(yong)于(yu)(yu)計算機(ji)；MCU則適用(yong)于(yu)(yu)以控制(zhi)為(wei)主(zhu)的處(chu)(chu)理過(guo)程。

　　八、DSP芯片的優點

　　DSP的(de)(de)運算速(su)度(du)(du)比其它處(chu)理(li)器(qi)要高(gao)得多，以(yi)FFT為(wei)(wei)例，高(gao)性(xing)能DSP不僅(jin)處(chu)理(li)速(su)度(du)(du)是(shi)MPU的(de)(de)4～10倍，而且可(ke)以(yi)連續不斷地完成數(shu)據(ju)的(de)(de)實(shi)(shi)時(shi)輸(shu)入／輸(shu)出。DSP結(jie)構(gou)相對單一(yi)，普遍采用(yong)匯編語言編程，其任(ren)務完成時(shi)間(jian)的(de)(de)可(ke)預測性(xing)相對于結(jie)構(gou)和指(zhi)(zhi)令(ling)(ling)復(fu)雜(za)（超(chao)標量指(zhi)(zhi)令(ling)(ling)）、嚴重(zhong)依賴(lai)于編譯系(xi)統(tong)的(de)(de)MPU強得多。以(yi)一(yi)個(ge)FIR濾(lv)波器(qi)實(shi)(shi)現為(wei)(wei)例，每輸(shu)入一(yi)個(ge)數(shu)據(ju)，對應(ying)每階(jie)濾(lv)波器(qi)系(xi)數(shu)需(xu)要一(yi)次(ci)乘、一(yi)次(ci)加、一(yi)次(ci)取指(zhi)(zhi)、二次(ci)取數(shu)，還(huan)需(xu)要專門的(de)(de)數(shu)據(ju)移(yi)動操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)，DSP可(ke)以(yi)單周(zhou)期完成乘加并行操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)以(yi)及(ji)3～4次(ci)數(shu)據(ju)存取操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)，而普通MPU完成同樣的(de)(de)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)至少需(xu)要4個(ge)指(zhi)(zhi)令(ling)(ling)周(zhou)期。因此，在相同的(de)(de)指(zhi)(zhi)令(ling)(ling)周(zhou)期和片(pian)內指(zhi)(zhi)令(ling)(ling)緩(huan)存條件下(xia)，DSP的(de)(de)運算速(su)度(du)(du)可(ke)以(yi)超(chao)過MPU運算速(su)度(du)(du)的(de)(de)4倍以(yi)上。

　　九、DSP芯片的浮點與定點之分

　　在選擇DSP器(qi)件(jian)的(de)(de)時候，是(shi)(shi)采用(yong)浮點還是(shi)(shi)采用(yong)定(ding)點，如(ru)果用(yong)定(ding)點是(shi)(shi)16位還是(shi)(shi)32位？其實這個問(wen)題(ti)和你(ni)的(de)(de)算(suan)法所(suo)要求(qiu)的(de)(de)信號的(de)(de)動態范(fan)圍(wei)有(you)關。

　　浮點運(yun)算(suan)DSP比(bi)定點運(yun)算(suan)DSP的(de)(de)(de)動態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)（動態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)：如音(yin)響系統重放時最(zui)大(da)(da)不失(shi)真輸(shu)出功(gong)率與靜態(tai)(tai)(tai)時系統噪聲輸(shu)出功(gong)率之比(bi)的(de)(de)(de)對(dui)數值，又如一個多媒體硬盤播放器輸(shu)出圖像(xiang)的(de)(de)(de)最(zui)亮和(he)(he)最(zui)暗部分之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)比(bi)值）要大(da)(da)很多。定點DSP的(de)(de)(de)字長(chang)每增加(jia)1bit，動態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)擴大(da)(da)6dB，16bit字長(chang)的(de)(de)(de)動態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)為(wei)96dB。程序員必(bi)須時刻關注(zhu)溢出的(de)(de)(de)發生。例如：在做圖像(xiang)處理(li)時，圖像(xiang)做旋轉、移動等(deng)，就很容易(yi)產生溢出。這(zhe)時，要么(me)不斷地移位定標，要么(me)作截尾(wei)。前者要耗費大(da)(da)量的(de)(de)(de)程序空間(jian)(jian)和(he)(he)執行時間(jian)(jian)，后者則(ze)很快帶(dai)來(lai)圖像(xiang)質(zhi)量的(de)(de)(de)劣化。總(zong)之，是使整個系統的(de)(de)(de)性(xing)能下降。在處理(li)低信(xin)噪比(bi)信(xin)號的(de)(de)(de)場合，例如進行語音(yin)識別、雷達和(he)(he)聲納(na)信(xin)號處理(li)時，也會(hui)發生類似的(de)(de)(de)問(wen)題。而32bit浮點運(yun)算(suan)DSP的(de)(de)(de)動態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)可以作到1536dB，這(zhe)不僅大(da)(da)大(da)(da)擴大(da)(da)了動態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)，提(ti)高了運(yun)算(suan)精度，還(huan)大(da)(da)大(da)(da)節省了運(yun)算(suan)時間(jian)(jian)和(he)(he)存儲空間(jian)(jian)，因為(wei)大(da)(da)大(da)(da)減少了定標，移位和(he)(he)溢出檢查。

 　　由于浮點(dian)DSP的浮點(dian)運算(suan)用硬件來實現，可(ke)以在單周期內完成，因而其(qi)處理速度大大高(gao)于定(ding)點(dian)DSP，這(zhe)一優點(dian)在實現高(gao)精度復雜算(suan)法時尤為突出。

　　定(ding)(ding)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計算(suan)不過(guo)是(shi)把一(yi)個(ge)(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)據當作整(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)來(lai)(lai)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，通(tong)常(chang)AD采(cai)樣(yang)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)都是(shi)整(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)，這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)相對(dui)(dui)于(yu)真實(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)擬信(xin)號(hao)(hao)有(you)一(yi)個(ge)(ge)刻度(du)(du)因(yin)子，大(da)家(jia)都知道用一(yi)個(ge)(ge)16位(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)AD去采(cai)樣(yang)一(yi)個(ge)(ge)0到5V的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)，那么AD輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)除以(yi)(yi)2^16再乘以(yi)(yi)5V就(jiu)是(shi)對(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電壓。在(zai)(zai)定(ding)(ding)點(dian)(dian)DSP中(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)直接對(dui)(dui)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)16位(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)采(cai)樣(yang)進(jin)(jin)行處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，并不將它轉換(huan)成以(yi)(yi)小(xiao)(xiao)數(shu)(shu)(shu)(shu)表示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電壓，因(yin)為(wei)定(ding)(ding)點(dian)(dian)DSP無法(fa)(fa)以(yi)(yi)足夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)度(du)(du)表示一(yi)個(ge)(ge)小(xiao)(xiao)數(shu)(shu)(shu)(shu)，它只能對(dui)(dui)整(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)進(jin)(jin)行計算(suan)。而(er)浮(fu)點(dian)(dian)DSP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優勢在(zai)(zai)于(yu)它可以(yi)(yi)把這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)采(cai)樣(yang)得到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)轉換(huan)成小(xiao)(xiao)數(shu)(shu)(shu)(shu)表示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電壓，并不損(sun)(sun)失精(jing)度(du)(du)（這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)小(xiao)(xiao)數(shu)(shu)(shu)(shu)用科(ke)(ke)學記數(shu)(shu)(shu)(shu)法(fa)(fa)來(lai)(lai)表示），原因(yin)在(zai)(zai)于(yu)科(ke)(ke)學記數(shu)(shu)(shu)(shu)法(fa)(fa)可以(yi)(yi)表示很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)信(xin)號(hao)(hao)，以(yi)(yi)IEEE754浮(fu)點(dian)(dian)數(shu)(shu)(shu)(shu)為(wei)例，單(dan)精(jing)度(du)(du)浮(fu)點(dian)(dian)格式：[31]1位(wei)(wei)符號(hao)(hao)[30-23]8位(wei)(wei)指數(shu)(shu)(shu)(shu)[22-00]23位(wei)(wei)小(xiao)(xiao)數(shu)(shu)(shu)(shu)。這(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能表示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)是(shi)+-2^-149,最(zui)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)是(shi)+-（2-2^23)*2^127，動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)為(wei)20*log(最(zui)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)/最(zui)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)）=1667.6dB這(zhe)(zhe)樣(yang)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)使得在(zai)(zai)編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)幾乎不必考慮(lv)乘法(fa)(fa)和累(lei)加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溢(yi)出(chu)，而(er)如果(guo)使用定(ding)(ding)點(dian)(dian)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)器編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)，對(dui)(dui)計算(suan)結(jie)(jie)果(guo)進(jin)(jin)行舍入(ru)和移位(wei)(wei)則是(shi)家(jia)常(chang)便飯，這(zhe)(zhe)在(zai)(zai)一(yi)定(ding)(ding)程(cheng)(cheng)度(du)(du)上(shang)(shang)會損(sun)(sun)失精(jing)度(du)(du)。原因(yin)在(zai)(zai)于(yu)定(ding)(ding)點(dian)(dian)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)有(you)限，比如16位(wei)(wei)定(ding)(ding)點(dian)(dian)DSP，可以(yi)(yi)表示整(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)為(wei)1-65536，其動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)為(wei)20*log(65536/1)=96dB.對(dui)(dui)于(yu)32定(ding)(ding)點(dian)(dian)DSP，動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)為(wei)20*log(2^32/1)=192dB,遠小(xiao)(xiao)于(yu)32位(wei)(wei)ieee浮(fu)點(dian)(dian)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1667.6dB，但是(shi)實(shi)際上(shang)(shang)192dB對(dui)(dui)絕大(da)多數(shu)(shu)(shu)(shu)應(ying)用所(suo)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)已經足夠了。由于(yu)AD轉換(huan)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)數(shu)(shu)(shu)(shu)限制，一(yi)般(ban)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)都比較小(xiao)(xiao)，但在(zai)(zai)DSP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)中(zhong)(zhong)(zhong)，由于(yu)點(dian)(dian)積運算(suan)會使中(zhong)(zhong)(zhong)間節點(dian)(dian)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)增加(jia)，所(suo)以(yi)(yi)主要(yao)考慮(lv)信(xin)號(hao)(hao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)流程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)(zhong)間結(jie)(jie)果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)(tai)范(fan)(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)，以(yi)(yi)及(ji)算(suan)法(fa)(fa)對(dui)(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)間結(jie)(jie)果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)度(du)(du)要(yao)求，來(lai)(lai)選(xuan)擇相應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)DSP。另(ling)外就(jiu)是(shi)浮(fu)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)DSP更(geng)易(yi)于(yu)編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)，定(ding)(ding)點(dian)(dian)DSP編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)程(cheng)(cheng)序員要(yao)不斷(duan)調整(zheng)(zheng)中(zhong)(zhong)(zhong)間結(jie)(jie)果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)PQ值，實(shi)際就(jiu)是(shi)不斷(duan)對(dui)(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)間結(jie)(jie)果(guo)進(jin)(jin)行移位(wei)(wei)調整(zheng)(zheng)和舍入(ru)。

　　實數運(yun)(yun)算可直接透(tou)(tou)過(guo)代(dai)碼(ma)加(jia)入(ru)硬件(jian)運(yun)(yun)算中，而定點元件(jian)必須透(tou)(tou)過(guo)軟(ruan)件(jian)才能間(jian)接執(zhi)行實數運(yun)(yun)算，這就(jiu)增加(jia)了運(yun)(yun)算法指令并延長了開發時間(jian)。

　　整體上說，定點DSP在成本上具有優(you)勢而(er)浮(fu)點DSP在易用上較優(you)。

　　十、DSP芯片的發展現狀與應用

　　自從DSP芯片誕生以來，DSP芯片得(de)到了飛速(su)的(de)發(fa)展。一(yi)方(fang)面得(de)益于(yu)集成電路(lu)的(de)發(fa)展，另一(yi)方(fang)面也得(de)益于(yu)巨大的(de)市場。在短短的(de)十多(duo)年時間(jian)，DSP芯片已經(jing)在信號處理(li)、通信等許多(duo)領域得(de)到了廣泛的(de)應用。

　　對于DSP芯片的(de)發展(zhan)現狀和DSP如(ru)何與其他(ta)產品搭配應用解決方案海康(kang)威視的(de)黃田(tian)作出(chu)了(le)如(ru)下這樣(yang)的(de)看法：DSP芯片已經在(zai)向專業(ye)化、多元化方向發展(zhan)，各廠(chang)家的(de)市場劃分越來(lai)越細，差異性(xing)(xing)也越來(lai)越大。另外(wai)，單純(chun)的(de)DSP芯片已經不多見，更多的(de)是DSP芯片與其它(ta)處理核心集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)起，形(xing)成(cheng)一(yi)個集(ji)成(cheng)度(du)高、針(zhen)對性(xing)(xing)強的(de)SOC，不僅(jin)極大地降低(di)了(le)板級空間，也帶來(lai)了(le)功耗(hao)、成(cheng)本以及開(kai)發周期的(de)全面優勢，從(cong)而推動了(le)行業(ye)的(de)發展(zhan)和產品性(xing)(xing)能的(de)提高。

　　DSP的(de)(de)優勢在于靈(ling)活(huo)的(de)(de)算(suan)(suan)法(fa)(fa)集成，可(ke)以給產品(pin)(pin)提供(gong)強大(da)的(de)(de)性能(neng)以及靈(ling)活(huo)的(de)(de)定制，同一(yi)產品(pin)(pin)針對各類客戶不(bu)同的(de)(de)需(xu)求實現(xian)不(bu)同的(de)(de)解決方(fang)案(an)。為(wei)(wei)了提高產品(pin)(pin)的(de)(de)競爭力(li)，廠商都(dou)會在算(suan)(suan)法(fa)(fa)上(shang)做足文章，算(suan)(suan)法(fa)(fa)變得越(yue)來越(yue)復雜，但是算(suan)(suan)法(fa)(fa)的(de)(de)穩(wen)定性、產品(pin)(pin)的(de)(de)功耗、開發周期(qi)等都(dou)會成為(wei)(wei)難以駕馭的(de)(de)風險。DSP算(suan)(suan)法(fa)(fa)不(bu)是一(yi)大(da)堆理論公式的(de)(de)堆砌，而是與所(suo)(suo)使用(yong)DSP芯片的(de)(de)具體特點緊密(mi)結合(he)(he)的(de)(de)精致軟件(jian)。這些因素(su)在產品(pin)(pin)設(she)計時就需(xu)要予以充分考(kao)慮，不(bu)要為(wei)(wei)了一(yi)些噱頭功能(neng)而盲(mang)目采用(yong)所(suo)(suo)謂的(de)(de)先進算(suan)(suan)法(fa)(fa)和高性能(neng)DSP，而是要從用(yong)戶需(xu)求出發，尋找(zhao)算(suan)(suan)法(fa)(fa)與DSP的(de)(de)最(zui)佳組合(he)(he)。在產品(pin)(pin)方(fang)案(an)中，算(suan)(suan)法(fa)(fa)和DSP是核心，這個組合(he)(he)確定了，再(zai)去搭配其它的(de)(de)處(chu)理芯片和外(wai)圍設(she)備，才能(neng)形成一(yi)套(tao)高效的(de)(de)產品(pin)(pin)解決方(fang)案(an)。

　　目前DSP技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)(yong)從軍用(yong)(yong)到民用(yong)(yong)，從航空航天到生產生活，都越(yue)來越(yue)多地(di)使用(yong)(yong)DSP。DSP技(ji)術(shu)在航空航天方(fang)面(mian)，主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)雷達和聲(sheng)納信號處理(li)；在通(tong)信方(fang)面(mian)，主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)移動電(dian)(dian)(dian)話(hua)、IP電(dian)(dian)(dian)話(hua)(voiceoverIP)、ADSL和HFC的(de)(de)信號傳(chuan)輸；在控制方(fang)面(mian)，主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)控制、光驅和硬(ying)盤驅動器；在測(ce)試/測(ce)量方(fang)面(mian)，主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)虛擬(ni)儀器、自(zi)動測(ce)試系(xi)統(tong)、醫療診(zhen)斷等；在電(dian)(dian)(dian)子(zi)娛(yu)樂方(fang)面(mian)，主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)高清晰度(du)電(dian)(dian)(dian)視(HDTV)、機(ji)(ji)頂(ding)盒(STB)、AC-3、家庭(ting)影院、DVD等應(ying)用(yong)(yong)；在圖像/圖形上(shang)，主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)二維和三維圖形處理(li)、圖像壓縮與傳(chuan)輸、圖像增(zeng)強、動畫等；還有(you)數字相(xiang)機(ji)(ji)、網絡相(xiang)機(ji)(ji)等等都應(ying)用(yong)(yong)了DSP技(ji)術(shu)。同時，SOC芯(xin)片系(xi)統(tong)、無線應(ying)用(yong)(yong)、嵌入(ru)式DSP都是未來DSP的(de)(de)發展(zhan)方(fang)向(xiang)和趨(qu)勢。可以說(shuo)，沒有(you)DSP就沒有(you)對(dui)互聯網的(de)(de)訪問(wen)，也(ye)不(bu)會有(you)多媒體，也(ye)沒有(you)無線通(tong)信。因此(ci)，DSP仍將是整個半導體工業的(de)(de)技(ji)術(shu)驅動力。現在，DSP應(ying)用(yong)(yong)領(ling)域不(bu)斷拓寬(kuan)，其(qi)函蓋(gai)面(mian)包(bao)括寬(kuan)帶Internet接入(ru)業務、下一代無線通(tong)信系(xi)統(tong)的(de)(de)發展(zhan)、數字消費電(dian)(dian)(dian)子(zi)市場(chang)、汽車電(dian)(dian)(dian)子(zi)市場(chang)的(de)(de)發展(zhan)等諸多方(fang)面(mian)。

　　十一、DSP芯片的分類

　　為不同(tong)算法(fa)而專門(men)設計的DSP芯片(pian)可以分為基礎(chu)特性、數(shu)據格式和按用(yong)途分三大類。

　　按基礎特性(xing)分，根據DSP芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)時(shi)鐘(zhong)和(he)(he)指令類(lei)型來分類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)。如(ru)果(guo)DSP芯(xin)片(pian)在某時(shi)鐘(zhong)頻(pin)率(lv)范圍內的(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)何頻(pin)率(lv)上能正常(chang)工作(zuo)，除計算速度(du)有變化外，沒有性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降，這類(lei)DSP芯(xin)片(pian)一(yi)般稱(cheng)之為(wei)靜態DSP芯(xin)片(pian)。如(ru)果(guo)有兩種(zhong)或兩種(zhong)以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)DSP芯(xin)片(pian),它們的(de)(de)(de)(de)(de)指令集和(he)(he)相應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)機器(qi)代碼機管腳(jiao)結構相互兼(jian)容,則(ze)這類(lei)DSP芯(xin)片(pian)稱(cheng)之為(wei)一(yi)致性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)DSP芯(xin)片(pian)。

　　按數據格(ge)式分，這是根(gen)據DSP芯(xin)(xin)片(pian)工(gong)(gong)作(zuo)的(de)數據格(ge)式來(lai)分類的(de)。數據以(yi)定(ding)點(dian)格(ge)式工(gong)(gong)作(zuo)的(de)DSP芯(xin)(xin)片(pian)稱之為定(ding)點(dian)DSP芯(xin)(xin)片(pian)。以(yi)浮(fu)(fu)點(dian)格(ge)式工(gong)(gong)作(zuo)的(de)稱為DSP芯(xin)(xin)片(pian)。不同(tong)的(de)浮(fu)(fu)點(dian)DSP芯(xin)(xin)片(pian)所采用(yong)的(de)浮(fu)(fu)點(dian)格(ge)式不完全一樣，有(you)(you)的(de)DSP芯(xin)(xin)片(pian)采用(yong)自定(ding)義的(de)浮(fu)(fu)點(dian)格(ge)式，有(you)(you)的(de)DSP芯(xin)(xin)片(pian)則采用(yong)IEEE的(de)標準(zhun)浮(fu)(fu)點(dian)格(ge)式。

　　按用途分，可分為通用型(xing)(xing)DSP芯(xin)片和專(zhuan)用型(xing)(xing)的(de)DSP芯(xin)片。通用型(xing)(xing)DSP芯(xin)片適合(he)普(pu)通的(de)DSP應用，如(ru)TI公司(si)的(de)一系列(lie)DSP芯(xin)片。專(zhuan)用型(xing)(xing)DSP芯(xin)片是為特定的(de)DSP運算而設計，更適合(he)特殊的(de)運算，如(ru)數字濾波，卷積和FFT等。

　　結束語

　　隨著(zhu)安(an)防行(xing)業的(de)(de)高(gao)速發展(zhan)，特(te)別是(shi)(shi)(shi)(shi)高(gao)清和智能(neng)(neng)(neng)化(hua)(hua)需(xu)(xu)求的(de)(de)井噴，整個(ge)行(xing)業已經全面進(jin)入數(shu)字(zi)化(hua)(hua)時代(dai)，而作為數(shu)字(zi)化(hua)(hua)安(an)防產(chan)品的(de)(de)核心(xin)，安(an)防芯片已經成為一(yi)(yi)個(ge)巨大(da)的(de)(de)產(chan)業。對于(yu)(yu)(yu)不(bu)斷涌現的(de)(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)需(xu)(xu)求來(lai)說，DSP的(de)(de)處(chu)理(li)(li)能(neng)(neng)(neng)力(li)永(yong)遠是(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)夠的(de)(de)，算(suan)(suan)(suan)法(fa)開發人員(yuan)需(xu)(xu)要不(bu)斷在性能(neng)(neng)(neng)指標和DSP的(de)(de)處(chu)理(li)(li)能(neng)(neng)(neng)力(li)之間做(zuo)平衡(heng)，是(shi)(shi)(shi)(shi)少(shao)做(zuo)一(yi)(yi)次循環(huan)，還是(shi)(shi)(shi)(shi)允(yun)許偶爾丟幀，類似這樣，如(ru)果無法(fa)做(zuo)取(qu)舍，則(ze)需(xu)(xu)要進(jin)一(yi)(yi)步對算(suan)(suan)(suan)法(fa)進(jin)行(xing)優化(hua)(hua)，可能(neng)(neng)(neng)是(shi)(shi)(shi)(shi)算(suan)(suan)(suan)法(fa)架構上的(de)(de)，也可能(neng)(neng)(neng)是(shi)(shi)(shi)(shi)匯編(bian)代(dai)碼級的(de)(de)。片內緩存是(shi)(shi)(shi)(shi)影(ying)響算(suan)(suan)(suan)法(fa)性能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)重要因素，DDR帶寬(kuan)則(ze)往往是(shi)(shi)(shi)(shi)系統級的(de)(de)。由于(yu)(yu)(yu)DSP精(jing)于(yu)(yu)(yu)計算(suan)(suan)(suan)，而不(bu)善于(yu)(yu)(yu)邏輯處(chu)理(li)(li)，特(te)別是(shi)(shi)(shi)(shi)網絡協議、數(shu)據庫管(guan)(guan)理(li)(li)方(fang)面，因此DSP往往與其它芯片配合使用。目前DSP+ARM基本上都(dou)集成到一(yi)(yi)個(ge)SOC中，盡管(guan)(guan)如(ru)此，對于(yu)(yu)(yu)軟件開發來(lai)說，DSP和ARM還都(dou)是(shi)(shi)(shi)(shi)分開的(de)(de)。在需(xu)(xu)要更(geng)高(gao)處(chu)理(li)(li)性能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)領域，往往采用多片DSP共同處(chu)理(li)(li)的(de)(de)方(fang)式。

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