DSP芯片在生物醫(yī)藥方面有何應(yīng)用?DSP系統(tǒng)有何特點(diǎn)?

DSP芯片將是下述內(nèi)容的主要介紹對象，通過這篇文章，小編希望大家可以對它的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識和了解，詳細(xì)內(nèi)容如下。

一、DSP芯片應(yīng)用

信號處理在生物醫(yī)學(xué)方面主要是用來輔助生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論的研究和用于診斷檢查和監(jiān)護(hù)。例如，用于細(xì)胞學(xué)、腦神經(jīng)學(xué)、心血管學(xué)、遺傳學(xué)等方面的基礎(chǔ)理論研究。人的腦神經(jīng)系統(tǒng)由約 100億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞所組成，是一個(gè)十分復(fù)雜而龐大的信息處理系統(tǒng)。在這個(gè)處理系統(tǒng)中，信息的傳輸與處理是并列進(jìn)行的，并具有特殊的功能，即使系統(tǒng)的某一部分發(fā)生障礙，其他部分仍能工作，這是計(jì)算機(jī)所做不到的。因此，關(guān)于人腦的信息處理模型的研究就成為基礎(chǔ)理論研究的重要課題。此外，神經(jīng)細(xì)胞模型的研究，染色體功能的研究等等，都可借助于信號處理的原理和技術(shù)來進(jìn)行。

信號處理用于診斷檢查較為成功的實(shí)例，有腦電或心電的自動分析系統(tǒng)、斷層成像技術(shù)等。斷層成像技術(shù)是診斷學(xué)領(lǐng)域中的重大發(fā)明。X射線斷層的基本原理是X射線穿過被觀測物體后構(gòu)成物體的二維投影。接收器接收后，再經(jīng)過恢復(fù)或重建，即可在一系列的不同方位計(jì)算出二維投影,經(jīng)過運(yùn)算處理即取得實(shí)體的斷層信息,從而大屏幕上得到斷層造像。信號處理在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用正處于迅速發(fā)展階段。

數(shù)字信號處理在其他方面還有多種用途，如雷達(dá)信號處理、地學(xué)信號處理等，它們雖各有其特殊要求，但所利用的基本技術(shù)大致相同。在這些方面，數(shù)字信號處理技術(shù)起著主要的作用。

二、DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)

數(shù)字信號處理有別于普通的科學(xué)計(jì)算與分析，它強(qiáng)調(diào)運(yùn)算處理的實(shí)時(shí)性，因此DSP除了具備普通微處理器所強(qiáng)調(diào)的高速運(yùn)算和控制功能外，針對實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、指令流程上具有許多新的特征，其特點(diǎn)如下：

1.算術(shù)單元

具有硬件乘法器和多功能運(yùn)算單元，硬件乘法器可以在單個(gè)指令周期內(nèi)完成乘法操作，這是DSP區(qū)別于通用的微處理器的一個(gè)重要標(biāo)志。多功能運(yùn)算單元可以完成加減、邏輯、移位、數(shù)據(jù)傳送等操作。新一代DSP內(nèi)部甚至還包含多個(gè)并行的運(yùn)算單元，以提高其處理能力。針對濾波、相關(guān)、矩陣運(yùn)算等需要大量乘和累加運(yùn)算的特點(diǎn)，DSP的算術(shù)單元的乘法器和加法器，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成相乘、累加兩個(gè)運(yùn)算。

2.總線結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的通用處理器采用統(tǒng)一的程序和數(shù)據(jù)空間、共享的程序和數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，即所謂的馮。諾依曼結(jié)構(gòu)。DSP普遍采用了數(shù)據(jù)總線和程序總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)或者改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，極大地提高了指令執(zhí)行速度。片內(nèi)的多套總線可以同時(shí)進(jìn)行取指令和多個(gè)數(shù)據(jù)存取操作，許多DSP片內(nèi)嵌有DMA控制器，配合片內(nèi)多總線結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)塊傳送速度大大提高。

3.專用尋址單元

DSP面向數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，伴隨著頻繁的數(shù)據(jù)訪問，數(shù)據(jù)地址的計(jì)算也需要大量時(shí)間。DSP內(nèi)部配置了專用的尋址單元，用于地址的修改和更新，它們可以在尋址訪問前或訪問后自動修改內(nèi)容，以指向下一個(gè)要訪問的地址。地址的修改和更新與算術(shù)單元并行工作，不需要額外的時(shí)間。DSP的地址產(chǎn)生器支持直接尋址、間接尋址操作，大部分DSP還支持位反轉(zhuǎn)尋址(用于FFT算法)和循環(huán)尋址(用于數(shù)字濾波算法)。

4.片內(nèi)存儲器

針對數(shù)字信號處理的數(shù)據(jù)密集運(yùn)算的需要，DSP對程序和數(shù)據(jù)訪問的時(shí)間要求很高，為了減小指令和數(shù)據(jù)的傳送時(shí)間，許多DSP內(nèi)部集成了高速程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，以提高程序和數(shù)據(jù)訪問存儲器的速度。

5.流水處理技術(shù)

DSP大多采用流水技術(shù)，即將一條指令的執(zhí)行過程分解成取指、譯碼、取數(shù)、執(zhí)行等若干個(gè)階段，每個(gè)階段稱為一級流水。每條指令都由片內(nèi)多個(gè)功能單元分別完成取指、譯碼、取數(shù)、執(zhí)行等操作，從而在不提高時(shí)鐘頻率的條件下減少了每條指令的執(zhí)行時(shí)間。

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