DSP芯片有什么特點？DSP芯片怎么分類？

DSP(Digital Signal Processing)即數(shù)字信號處理技術(shù)，DSP芯片即指能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號處理技術(shù)的芯片。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。

根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特點：(1) 在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。(2) 程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)。(3) 片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問。(4) 具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持。(5) 快速的中斷處理和硬件I/O支持。(6) 具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器。(7) 可以并行執(zhí)行多個操作。(8) 支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。

目前集成電路產(chǎn)業(yè)正處在高速發(fā)展階段，芯片的集成度和復雜度越來越高，DSP芯片作為當前集成電路中使用最多的芯片越來越受關(guān)注。那么，你知道什么是DSP芯片嗎?分類有哪些?具備什么特點?本文將具體介紹。

1.DSP芯片

DSP(Digital Signal Processor)芯片是指專門用于數(shù)字信號處理的一類器件，憑借其優(yōu)異的運算速度，廣泛應用于高速實時信號處理的系統(tǒng)中。DSP芯片被廣泛應用于信號處理、通信、語音、圖形/圖像、軍事、儀器儀表、自動控制、醫(yī)療、家用 電器等。

2.DSP芯片分類

DSP芯片可以按照不同方式進行分類：

(1)按基礎(chǔ)特性可以分為靜態(tài)DSP芯片和一致性DSP芯片;

(2)按數(shù)據(jù)格式可以分為定點DSP芯片和浮點DSP芯片;

(3)按用途可以分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。

3.DSP芯片的特點

(1)DSP芯片內(nèi)部設計基于改進的哈佛架構(gòu)(Havard Structure)，在DSP問世之前，傳統(tǒng)的處理器采用的是馮諾依曼架構(gòu)(Von Neumann)，即共用數(shù)據(jù)地址總線及存儲空間。而在哈佛結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)總線和地址總線相互獨立，分別訪問其數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，這種架構(gòu)最大的特點在于在某一時刻可同時對數(shù)據(jù)和程序分別尋址，極大提高了數(shù)據(jù)處理能力。在此基礎(chǔ)上，TI公司對哈佛架構(gòu)進行了深度優(yōu)化改進，使其DSP芯片中的數(shù)據(jù)總線和程序總線可實現(xiàn)部分交叉連接，這一優(yōu)化，可將數(shù)據(jù)存放至程序存儲器中，進而可直接被算數(shù)運算器尋址調(diào)用，擴展了DSP 芯片的機動性，同時，改進的哈佛結(jié)構(gòu)可將程序置于高速Cache中，極大地節(jié)省了從程序存儲器加載程序所消耗的時間，有效提升了數(shù)字信號的處理速度。

(2)DSP芯片采用流水線技術(shù)。通常在一條指令執(zhí)行過程中，需要取址、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個動作節(jié)拍分時進行，而在DSP流水線中，各個指令節(jié)拍操作可在同一時刻重疊執(zhí)行，從而實現(xiàn)多條指令并行執(zhí)行，協(xié)同操作，縮短指令執(zhí)行所占時間，極大提升了程序的運算效率和數(shù)據(jù)的吞吐量。

(3)專用的硬件乘法器。在一般的微處理器上，算數(shù)邏輯單元(ALU)對兩個操作數(shù)只能完成加減法以及邏輯運算等操作，而乘法和除法運算只能通過加法累加或是移位操作來進行，而數(shù)字信號運算常常涉及到大量的乘法和累加計算，造成其運算效率十分低下。對于DSP芯片來說，其內(nèi)核中添加了專用于乘法操作的硬件乘法器，使之乘法運算可在很短的指令周期內(nèi)完成。例如，TI公司出品的C6000系列DSP中，設計了兩個專用硬件乘法器，執(zhí)行16位數(shù)據(jù)相乘操作僅需兩個指令周期。

DSP芯片可以按照下列三種方式進行分類。

1.按基礎(chǔ)特性分

這是根據(jù)DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果在某時鐘頻率范圍內(nèi)的任何時鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。例如，日本OKI 電氣公司的DSP芯片、TI公司的TMS320C2XX系列芯片屬于這一類。

如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結(jié)構(gòu)相互兼容，則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片。例如，美國TI公司的TMS320C54X就屬于這一類。

2.按數(shù)據(jù)格式分

這是根據(jù)DSP芯片工作的數(shù)據(jù)格式來分類的。數(shù)據(jù)以定點格式工作的DSP芯片稱為定點DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮點格式工作的稱為浮點DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。

不同浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。

3.按用途分

按照DSP的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專用DSP芯片是為特定的DSP運算而設計的，更適合特殊的運算，如數(shù)字濾波、卷積和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就屬于專用型DSP芯片。