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数字信号处理器DSP
来源:整理综合自《集成电路产业全书》 | 作者:Belle | 发布时间: 2022-07-23 | 121 次浏览 | 分享到:

数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)是一种针对数字信号处理算法进行优化的专用处理器,常用于对实时连续模拟信号进行测量、过滤或压缩等。典型DSP架构图如图5-69所示。数字信号处理算法要求在短时间内对数据进行大量的重复算术运算。例如,将音频和视频传感器的连续时域信号持续转换为频域数字信号,经过量化等处理、传输,最终再反变换回时域信号。



数字信号处理应用通常对延时有较高要求,这意味着处理器必须在固定的时间内完成信号处理任务。DSP 架构专门用于数字信号处理优化,可针对性地提供低成本、高性能、低延迟的运算能力。DSP通常具有面向应用的特点,因此难以得到通用编译工具的支持,其程序常以汇编的形式存在于库文件中。数字信号处理中需要处理大量数据流,因此其存储架构必须有能力同时获取多个指令或数据。DSP常采用并行性的数据和指令存储,甚至多条数据总线。另外,为进一步降低延迟,需要为高速缓存而特别优化数字信号处理程序,因此更依赖于DMA的运用。采用虚拟内存( Virtual Memory)映射的操作系统在进程切换时延迟大,因此DSP通常不支持虚拟内存或虚拟内存保护。


数字信号处理器的技术发展趋势包括:内核指令并行能力进一步增强,单指令多数据(Single Instruction Mutiple Data,SIMD) 和超长指令字(Very Long Instruction Word,VLIW)将会在新一代高性能DSP中占据主导地位;在某些高性能应用中,多核DSP方案会越来越普遍:同时支持定点和浮点计算;数字信号控制器(DSC),又称为单片DSP,可通过先进技术集成更多功能和接口降低整体板级成本和功耗以及减小尺寸; DSP+MCU 的融合成为一种趋势,微控制器成本低。通用性好但数字信号处理能力弱,增加DSP扩展有助于简化设计并降低成本和功耗。