深入了解DSP芯片：DSP芯片浮點與定點有什么區(qū)別?

芯片" target="_blank">DSP芯片廣泛應(yīng)用于數(shù)字控制、運動控制等諸多方面，由此可見DSP芯片的重要性。為增進大家對DSP芯片的了解和認識，本文將對DSP芯片的浮點和定點的區(qū)別予以介紹。如果你對DSP芯片具有興趣，不妨和小編一起來繼續(xù)往下閱讀哦。

在選擇DSP器件的時候，是采用浮點還是采用定點，如果用定點是16位還是32位?其實這個問題和你的算法所要求的信號的動態(tài)范圍有關(guān)。

浮點運算DSP比定點運算DSP的動態(tài)范圍(動態(tài)范圍：如音響系統(tǒng)重放時最大不失真輸出功率與靜態(tài)時系統(tǒng)噪聲輸出功率之比的對數(shù)值，又如一個多媒體硬盤播放器輸出圖像的最亮和最暗部分之間的相對比值)要大很多。定點DSP的字長每增加1bit，動態(tài)范圍擴大6dB，16bit字長的動態(tài)范圍為96dB。程序員必須時刻關(guān)注溢出的發(fā)生。例如：在做圖像處理時，圖像做旋轉(zhuǎn)、移動等，就很容易產(chǎn)生溢出。這時，要么不斷地移位定標，要么作截尾。前者要耗費大量的程序空間和執(zhí)行時間，后者則很快帶來圖像質(zhì)量的劣化。

總之，是使整個系統(tǒng)的性能下降。在處理低信噪比信號的場合，例如進行語音識別、雷達和聲納信號處理時，也會發(fā)生類似的問題。而32bit浮點運算DSP的動態(tài)范圍可以作到1536dB，這不僅大大擴大了動態(tài)范圍，提高了運算精度，還大大節(jié)省了運算時間和存儲空間，因為大大減少了定標，移位和溢出檢查。

由于浮點DSP的浮點運算用硬件來實現(xiàn)，可以在單周期內(nèi)完成，因而其處理速度大大高于定點DSP，這一優(yōu)點在實現(xiàn)高精度復(fù)雜算法時尤為突出。

定點的計算不過是把一個數(shù)據(jù)當(dāng)作整數(shù)來處理，通常AD采樣來的都是整數(shù)，這個數(shù)相對于真實的模擬信號有一個刻度因子，大家都知道用一個16位的AD 去采樣一個0到5V的信號，那么AD輸出的整數(shù)除以2^16再乘以5V就是對應(yīng)的電壓。在定點DSP中是直接對這個16位的采樣進行處理，并不將它轉(zhuǎn)換成以小數(shù)表示的電壓，因為定點DSP無法以足夠的精度表示一個小數(shù)，它只能對整數(shù)進行計算。

而浮點DSP的優(yōu)勢在于它可以把這個采樣得到的整數(shù)轉(zhuǎn)換成小數(shù)表示的電壓，并不損失精度(這個小數(shù)用科學(xué)記數(shù)法來表示)，原因在于科學(xué)記數(shù)法可以表示很大的動態(tài)范圍的一個信號，以IEEE754浮點數(shù)為例，單精度浮點格式：[31] 1位符號[30-23]8位指數(shù)[22-00]23位小數(shù)。這樣的能表示的最小的數(shù)是+-2^-149，最大的數(shù)是+-(2-2^23)*2^127，動態(tài)范圍為20*log(最大的數(shù)/最小的數(shù))=1667.6dB這樣大的動態(tài)范圍使得在編程的時候幾乎不必考慮乘法和累加的溢出，而如果使用定點處理器編程，對計算結(jié)果進行舍入和移位則是家常便飯，這在一定程度上會損失精度。

原因在于定點處理的信號的動態(tài)范圍有限，比如16位定點DSP，可以表示整數(shù)范圍為1-65536，其動態(tài)范圍為 20*log(65536/1)=96dB.對于32定點DSP，動態(tài)范圍為20*log(2^32/1)=192dB，遠小于32位ieee浮點數(shù)的1667.6dB，但是實際上192dB對絕大多數(shù)應(yīng)用所處理的信號已經(jīng)足夠了。由于AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)限制，一般輸入信號的動態(tài)范圍都比較小，但在 DSP的信號處理中，由于點積運算會使中間節(jié)點信號的動態(tài)范圍增加，所以主要考慮信號處理流程中中間結(jié)果的動態(tài)范圍，以及算法對中間結(jié)果的精度要求，來選擇相應(yīng)的DSP。另外就是浮點的DSP更易于編程，定點DSP編程中程序員要不斷調(diào)整中間結(jié)果的PQ值，實際就是不斷對中間結(jié)果進行移位調(diào)整和舍入。

實數(shù)運算可直接透過代碼加入硬件運算中，而定點元件必須透過軟件才能間接執(zhí)行實數(shù)運算，這就增加了運算法指令并延長了開發(fā)時間。

整體上說，定點DSP在成本上具有優(yōu)勢而浮點DSP在易用上較優(yōu)。

以上便是此次小編帶來的DSP芯片相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對DSP芯片已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!