科技信息信|息|科|學(xué)論DSP技術(shù)肖霄娜(山東工商學(xué)院大學(xué),山東煙臺(tái)264005)摘要:介紹數(shù)字信號(hào)處理器 DSP的發(fā)展過(guò)程,闡述了DSP的特點(diǎn)以及DSP芯片的應(yīng)用領(lǐng)域,描述了DSP系統(tǒng)仍存在的問(wèn)題,展望了DSP系統(tǒng)發(fā)展的前景。關(guān)鍵詞:教字信號(hào)處理器;數(shù)字信號(hào);集成;定點(diǎn)DSP引言。數(shù)字信號(hào)處理器DSPDigiaSig*需要， 結(jié)構(gòu)與通用的其他計(jì)算機(jī)或控制處理器多數(shù)基于 RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算)結(jié)構(gòu),這種結(jié)nalProcessr)是在模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)以相比 ,有較大的不同。構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠后進(jìn)行商速實(shí)時(shí)處理的專用處理器，其處理速1.1具有專用的算術(shù)單元。DSP芯片具有商紛紛采用新工藝,改進(jìn) DSP芯核,并將幾個(gè)度比最快的CPU還快10-50倍。在通常的實(shí)時(shí)專 用的算術(shù)單元,如硬件乘法器,DSP內(nèi)部設(shè)有DSP 芯核、MPU芯核、專用處理單元外圍電路信號(hào)處理中,它具有可程控、可預(yù)見(jiàn)性精度高、硬件乘法 器來(lái)完成乘法操作,以提高乘法速度。單元、 存儲(chǔ)單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，成為穩(wěn)定性好可敬性和可重復(fù)性好、易于實(shí)現(xiàn)自適1.2具有特殊的總線結(jié)構(gòu)一哈佛結(jié)構(gòu)。DSP DSP 系統(tǒng)級(jí)集成電路.TI公司的1TMS320C80代應(yīng)算法、大規(guī)模集成等優(yōu)點(diǎn),這都是模擬系統(tǒng)所芯片 具有特殊的總線結(jié)構(gòu)-哈佛結(jié)構(gòu)。這種結(jié)表當(dāng)今 DSP領(lǐng)城中的最高水平,它在一塊芯片不及的。在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下,DSP已成構(gòu)使 DSP芯片具有獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總上集成了4個(gè)DSP、1個(gè)RISC處理器、1個(gè)傳為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)線 ,可以同時(shí)取地址和操作數(shù)。輸控制器2個(gè)視頒控制器。這樣的芯片通常稱器件。DSP的發(fā)展大致分為三個(gè)階段:1.3 流水處理。流水技術(shù)使多個(gè)不同的操之 為MVP(多媒體視頻處理器)。它可支持各種在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠作可以同時(shí)執(zhí)行， 處理器內(nèi)將每條指令的執(zhí)行圖像 規(guī)格和各種算法,功能相當(dāng)強(qiáng)。微處理器來(lái)完成。但由于微處理器較低的處理分為取址、解碼、執(zhí)行等階段,不同的階段并行4.2可編程DSP是主導(dǎo)產(chǎn)品?？删幊藾SP速度不快，根本就無(wú)法滿足越來(lái)越大的信息量執(zhí)行 ,提高了程序執(zhí)行的效率和速度。給生產(chǎn)廠商提供了很大的靈活性。生產(chǎn)廠商可的高速實(shí)時(shí)要求。因此應(yīng)用更快更高效的信號(hào)1.4高速的片內(nèi)存儲(chǔ)器。DSP 芯片一般內(nèi)在同一個(gè) DSP平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出各種不同型號(hào)的處理方式成了日漸迫切的社會(huì)需求,到了70年部 集成有程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,訪問(wèn)速度快,緩解系列產(chǎn) 品,以滿足不同用戶的需求。同時(shí),可編代,有人提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。但那總線接口 的壓力,提高程序執(zhí)行的速度。程DSP也為廣“大用戶提供了易于升級(jí)的良好時(shí)的DSP僅僅停留在教科書(shū)上,即使是研制出2DSP芯片的應(yīng)用途徑。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，許多微控制器能做的事來(lái)的DSP系統(tǒng)也是由分立元件組成的,其應(yīng)用2.1數(shù)字蜂窩電話。數(shù)字蜂窩電話是DSP情 ,使用可編程DSP將做得更好更便宜。例如領(lǐng)域僅局限于軍事、航空航天部門。一般認(rèn)為，最為重要 的應(yīng)用領(lǐng)域。由于DSP具有強(qiáng)大的計(jì)冰箱 、洗衣機(jī),這些原來(lái)裝有微控制器的家電如世界上第一個(gè)單片DSP 芯片應(yīng)當(dāng)是1978年算能力 ,使得移動(dòng)通信的蜂窩電話重新崛起,并今已換成可編程DSP來(lái)進(jìn)行大功率電機(jī)控制。AMI公司發(fā)布的S2811。1979年美國(guó)Intel公司創(chuàng)造了一批諸如CSM,CDMA等全數(shù)字蜂窩電4.3追求更高的運(yùn)算速度。目前一般的發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一話網(wǎng)。 由于采用DSP技術(shù),蜂窩電話的更新?lián)QDSP 運(yùn)算速度為100MIPS,即每秒鐘可運(yùn)算1個(gè)主要里程碑。這兩種芯片內(nèi)部都沒(méi)有現(xiàn)代代變得更為容易， 只需在統(tǒng)- -的硬件平臺(tái)基礎(chǔ)億條指令。 但仍嫌不夠快。由于電子設(shè)備的個(gè)DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980 年，上， 通過(guò)軟件的不斷升級(jí)而生產(chǎn)出各式各樣的人化和客戶化趨勢(shì),DSP必須追求更高更快的日本NEC公司推出的mP D7720是第- -個(gè)具新款手機(jī)。運(yùn)算速度,才能跟上電子設(shè)備的更新步伐。DSP有硬件乘法器的商用DSP 芯片，從而被認(rèn)為2.2 調(diào)制解調(diào)技術(shù)(Modem)。在Modem技運(yùn)算速度的提高， 主要依靠新工藝改進(jìn)芯片結(jié)是第一塊單片DSP器件。術(shù)器件中,DSP更是成效卓著。56Kbps 的Mo構(gòu)。 目前,II的TM320C6X芯片由于采用VLIW隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)dem 才問(wèn)世三年，最近又開(kāi)發(fā)出ADSLModem,(VeyLonlnstructinWord超長(zhǎng)指令字)結(jié)構(gòu)設(shè)的發(fā)展,1982年世界上誕生了第一-代DSP芯片其傳輸速率已 高達(dá)6.3Mbps,且具有接收動(dòng)態(tài)計(jì) ,其處理速度已高達(dá)200MPS,計(jì)劃今年年TMS32010及其系列產(chǎn)品。這種DSP器件采用圖像能力。中批量生產(chǎn),這是迄今為止的最高速度。微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍.23個(gè)人電腦(PC機(jī))。可編程多媒體DSP4.4定點(diǎn)DSP是主流。從理論上講,雖然浮大,但運(yùn)算速度卻比微處理器快了幾十倍,尤其是 PC領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。以XDSLModem為代表點(diǎn) DSP的動(dòng)態(tài)范圍比定點(diǎn)DSP大,且更適合于在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。的高速通 信技術(shù)與MPEG圖像技術(shù)相結(jié)合,使DSP 的應(yīng)用場(chǎng)合,但定點(diǎn)運(yùn)算的DSP器件的成DSP芯片的問(wèn)世是個(gè)里程硨.它標(biāo)志著DSP應(yīng)得高品位的音頻和視頻形式的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)有可本較低，對(duì)存儲(chǔ)器的要求也較低，而且耗電較用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一-大步。至能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交換。 目前的硬盤(pán)空間比以前大得省。 因此,定點(diǎn)運(yùn)算的可編程DSP器件仍是市80年代中期，隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，多,這 主要得益于CDSP(可定制DSP)的巨大場(chǎng)上的主流產(chǎn) 品。第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，作用。 預(yù)計(jì)在今后的PC機(jī)中,一個(gè)DSP即可完參考文獻(xiàn)其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為成全部所需的多媒體處理功能。[1]周霖.信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用M].北京:國(guó)防工業(yè)語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。2.4 消費(fèi)類電子產(chǎn)品。DSP是消費(fèi)類電子出 版社,2004.80年代后期,第三代DSP芯片問(wèn)世,運(yùn)算產(chǎn) 品中的關(guān)鍵器件。由于DSP的廣泛應(yīng)用,數(shù)[2]魏曉云 ,陳杰，曾云.DSP技術(shù)的最斷發(fā)展及速度進(jìn)-步提高,其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到通信、字音響設(shè) 備的更新?lián)Q代周期變得非常短暫。用其 應(yīng)用現(xiàn)狀[].2003.計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。90年代DSP發(fā)展最快.相繼出現(xiàn)于 圖像處理的DSP,目前已形成完整的體系。一[3]任麗香,馬淑芬 ,事方慧:TMS320C6000系列了第四代和第五代DSP器件?，F(xiàn)在的DSP屬于種 是JPEG標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理DSP;另DSPs 的原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更-種 是用于動(dòng)態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理的DSP。2000.高,將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯3 DSP系統(tǒng)存在的問(wèn)題[4]戴敏.教字化時(shí)代的基石-- -DSP 發(fā)展應(yīng)用片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通數(shù)字信號(hào)處理在高頻信號(hào)處理上也存在一縱橫 諛[M].信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域大顯身手,而且逐漸滲透到人們定的缺點(diǎn)。 DSP系統(tǒng)中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高額_ (5IDSP/MSP poducts relerence manual.Analog日常生活領(lǐng)城。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,DSP產(chǎn)品干擾和電磁泄漏等問(wèn)題,而且 DSP中國(guó)煤化工。 DSP botleneck.IEEE的應(yīng)用已擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各率也較大。 此外,DSP技術(shù)更新的HCNMH( Bgazine,1995個(gè)方面，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定識(shí)要求多 ,開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具還不盡因素。4 DSP技術(shù)展望作者簡(jiǎn)介:肖雪娜,女,1978年生,山東榮.1 DSP 芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4.1系統(tǒng)集成DSP是潮流?？s小DSP芯片城人,山東工商學(xué)院大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)部助教,研DSP處理芯片,為了適應(yīng)信號(hào)處理運(yùn)算的尺寸始終是 DSP的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)前的DSP究方向:通信 與信息系統(tǒng)。-44-