dsp芯片有些什么相關(guān)設(shè)計(jì)？

DSP是Digital Signal Processing的縮寫(xiě)，表示數(shù)字信號(hào)處理器，信息化的基礎(chǔ)是數(shù)字化，數(shù)字化的核心技術(shù)之一是數(shù)字信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù)在很大程度上需要由DSP器件來(lái)完成，DSP技術(shù)已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的并得到迅速發(fā)展的前沿技術(shù)。

ARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi)/教育類多媒體、DSP和移動(dòng)式應(yīng)用等。

DSP(digital singnal processor)是一種獨(dú)特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。一個(gè)數(shù) 字信號(hào)處理器在一塊不大的芯片內(nèi)包括有控制單元、運(yùn)算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲(chǔ)器，并可以與一定數(shù)量的外 部設(shè)備互相通信，有軟、硬件的全面功能，本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。DSP采用的是哈佛設(shè)計(jì)，即數(shù)據(jù)總線和地址總線分開(kāi)，使程序和數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在兩個(gè)分開(kāi)的 空間，允許取指令和執(zhí)行指令完 全重疊。也就是說(shuō)在執(zhí)行上一條指令的同時(shí)就可取出下一條指令，并進(jìn)行譯碼，這大大的提高了微處理器的速度 。另外還允許在程 序空間和數(shù)據(jù)空間之間進(jìn)行傳輸，因?yàn)樵黾恿似骷撵`活性。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其 他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器， 是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。由于它運(yùn)算能力很強(qiáng)，速度很快，體積很小，而且采用 軟件編程具有高度的靈活性，因此為從事各種復(fù)雜的應(yīng)用提供了一條有效途徑。

DSP芯片的特點(diǎn)

(1)DSP芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)基于改進(jìn)的哈佛架構(gòu)(Havard Structure)，在DSP問(wèn)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(chǔ)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(dú)立，分別訪問(wèn)其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，這種架構(gòu)最大的特點(diǎn)在于在某一時(shí)刻可同時(shí)對(duì)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(duì)哈佛架構(gòu)進(jìn)行了深度優(yōu)化改進(jìn)，使其DSP芯片中的數(shù)據(jù)總線和程序總線可實(shí)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(chǔ)器中，進(jìn)而可直接被算數(shù)運(yùn)算器尋址調(diào)用，擴(kuò)展了DSP 芯片的機(jī)動(dòng)性，同時(shí)，改進(jìn)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(chǔ)器加載程序所消耗的時(shí)間，有效提升了數(shù)字信號(hào)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(guò)程中，需要取址、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個(gè)動(dòng)作節(jié)拍分時(shí)進(jìn)行，而在DSP流水線中，各個(gè)指令節(jié)拍操作可在同一時(shí)刻重疊執(zhí)行，從而實(shí)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(shí)間，極大提升了程序的運(yùn)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(duì)兩個(gè)操作數(shù)只能完成加減法以及邏輯運(yùn)算等操作，而乘法和除法運(yùn)算只能通過(guò)加法累加或是移位操作來(lái)進(jìn)行，而數(shù)字信號(hào)運(yùn)算常常涉及到大量的乘法和累加計(jì)算，造成其運(yùn)算效率十分低下。對(duì)于DSP芯片來(lái)說(shuō)，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(yùn)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(shè)計(jì)了兩個(gè)專用硬件乘法器，執(zhí)行16位數(shù)據(jù)相乘操作僅需兩個(gè)指令周期。

(4)多機(jī)并行處理機(jī)制和架構(gòu)。DSP芯片內(nèi)部集成多個(gè)功能單元(乘法器、ALU、DMA 控制器等)，可在同一周期中，并行執(zhí)行不同操作。為進(jìn)一步提升運(yùn)算能力，當(dāng)代 DSP 芯片還添加超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)VLIW結(jié)構(gòu)、單指令多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(SIMD)及多內(nèi)核結(jié)構(gòu)處理芯片等，這些處理機(jī)制與架構(gòu)極大提升了DSP芯片的處理性能。

(5)高電流、低電壓設(shè)計(jì)。當(dāng)DSP芯片工作速率達(dá)到極值時(shí)，其內(nèi)部工作電流可達(dá)到1A左右，甚至更高。與此同時(shí)，為了減少源于高電流導(dǎo)致的高功耗問(wèn)題，DSP芯片內(nèi)核工作電壓可降至1.8V，甚至更低，從而整體維持DSP芯片的低功耗工作。