【正文】 現(xiàn)多條指令的并行執(zhí)行，從而在不提高系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的條件下減少每條指令的執(zhí)行時(shí)間。 利用這種流水線結(jié)構(gòu)，加上執(zhí)行重復(fù)操作，就能保證在單指令周期內(nèi)完成數(shù)字信號(hào)處理中用得最多的乘法 累加運(yùn)算。如： ???niii xay1 DSP芯片的特點(diǎn) T1 T2 T3 T4 時(shí) 鐘 取 指 令 指令譯碼 取操作數(shù) 執(zhí)行指令 四級(jí)流水線操作 N N1 N2 N3 N+1 N N1 N2 N+2 N+1 N N1 N+3 N+2 N+1 N 3. 配有專用的硬件乘法 累加器 為了適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理的需要，當(dāng)前的 DSP芯片都配有專用的硬件乘法 累加器，可在一個(gè)周期內(nèi)完成一次乘法和一次累加操作，從而可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的乘法 累加操作。如矩陣運(yùn)算、 FIR和 IIR濾波、 FFT變換等專用信號(hào)的處理。 4. 具有特殊的 DSP指令 為了滿足數(shù)字信號(hào)處理的需要，在 DSP的指令系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了一些完成特殊功能的指令。 如： TMS320C54x中的 FIRS和 LMS指令，專門用于完成系數(shù)對(duì)稱的 FIR濾波器和 LMS算法。 DSP芯片的特點(diǎn) 5．快速的指令周期 由于采用哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的指令以及集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使指令周期可在 20ns以下。如： TMS320C67x的運(yùn)算速度為 100MIPS，即 100百萬條 /秒。 6．硬件配置強(qiáng) 新一代的 DSP芯片具有較強(qiáng)的接口功能，除了具有串行口、定時(shí)器、主機(jī)接口（ HPI）、 DMA控制器、軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器等片內(nèi)外設(shè)外，還配有中斷處理器、 PLL、片內(nèi)存儲(chǔ)器、測(cè)試接口等單元電路，可以方便地構(gòu)成一個(gè)嵌入式自封閉控制的處理系統(tǒng)。 DSP芯片的特點(diǎn) 7．支持多處理器結(jié)構(gòu) 為了滿足多處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ， 許多 DSP芯片都采用支持多處理器的結(jié)構(gòu) 。 如： TMS320C40提供了 6個(gè)用于處理器間高速通信的 32位專用通信接口 ， 使處理器之間可直接對(duì)通 ， 應(yīng)用靈活 、 使用方便； 8．省電管理和低功耗 DSP功耗一般為 ~4W，若采用低功耗技術(shù)可使功耗降到 ，可用電池供電，適用于便攜式數(shù)字終端設(shè)備。 DSP芯片的特點(diǎn) DSP芯片的分類 為了適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理各種各樣的實(shí)際應(yīng)用 ， DSP廠商生產(chǎn)出多種類型和檔次的 DSP芯片 。 在眾多的 DSP芯片中 ，可以按照下列 2種方式進(jìn)行分類： 1. 按用途分類 2. 按數(shù)據(jù)格式分類 1. 按用途分類 按照用途，可將 DSP芯片分為通用型和專用型兩大類。 通用型 DSP芯片： 一般是指可以用指令編程的 DSP芯片，適合于普通的 DSP應(yīng)用，具有可編程性和強(qiáng)大的處理能力，可完成復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理的算法。 專用型 DSP芯片： 是為特定的 DSP運(yùn)算而設(shè)計(jì)，通常只針對(duì)某一種應(yīng)用，相應(yīng)的算法由內(nèi)部硬件電路實(shí)現(xiàn)，適合于數(shù)字濾波、 FFT、卷積和相關(guān)算法等特殊的運(yùn)算。主要用于要求信號(hào)處理速度極快的特殊場(chǎng)合。 DSP芯片的分類 2．按數(shù)據(jù)格式分類 根據(jù)芯片工作的數(shù)據(jù)格式 ， 按其精度或動(dòng)態(tài)范圍 ， 可將通用 DSP劃分為定點(diǎn) DSP和浮點(diǎn) DSP兩類 。 若數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的 —— 定點(diǎn) DSP芯片。 若數(shù)據(jù)以浮點(diǎn)格式工作的 —— 浮點(diǎn) DSP芯片。 不同的浮點(diǎn) DSP芯片所采用的浮點(diǎn)格式有所不同，有的DSP芯片采用自定義的浮點(diǎn)格式，有的 DSP芯片則采用 IEEE的標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)格式。 DSP芯片的分類 DSP芯片的應(yīng)用 隨著 DSP芯片價(jià)格的下降，性能價(jià)格比的提高， DSP芯片具有巨大的應(yīng)用潛力。 主要應(yīng)用： 1. 信號(hào)處理 2. 通 信 3. 語 音 4. 圖像處理 5. 軍 事 6. 儀器儀表 7. 自動(dòng)控制 8. 醫(yī)療工程 9. 家用電器 10. 計(jì) 算 機(jī) 如：數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、 快速傅氏變換、 Hilbert變換、 相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、 卷 積、模式匹配、 窗函數(shù)、波形產(chǎn)生等； 如：調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、 數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、 回波抵消、多路復(fù)用、 傳真、擴(kuò)頻通信、 移動(dòng)通信、糾錯(cuò)編譯碼、 可視電話、路由器等； 如：語音編碼、語音合成、 語音識(shí)別、語音增強(qiáng)、 語音郵件、語音存儲(chǔ)、 文本 — 語音轉(zhuǎn)換等； 如：二維和三維圖形處理、 圖像壓縮與傳輸、 圖像鑒別、圖像增強(qiáng)、圖像轉(zhuǎn)換、模式識(shí)別、 動(dòng)畫、電子地圖、 機(jī)器人視覺等； 如：保密通信 雷達(dá)處理 聲納處理 導(dǎo)航 導(dǎo)彈制導(dǎo) 電子對(duì)抗 全球定位 GPS 搜索與跟蹤 情報(bào)收集與處理等 如：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、 數(shù)據(jù)采集、鎖相環(huán)、 模態(tài)分析、暫態(tài)分析、 石油 /地質(zhì)勘探、 地震預(yù)測(cè)與處理等； 如：引擎控制 聲 控 發(fā)動(dòng)機(jī)控制 自動(dòng)駕駛 機(jī)器人控制 磁盤 /光盤伺服控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等 如：助聽器 X射線掃描 心電圖 /腦電圖 超聲設(shè)備核磁共振 診斷工具 病人監(jiān)護(hù)等 如：高保真音響 音樂合成 音調(diào)控制 玩具與游戲 數(shù)字電話 /電視 高清晰度電視 HDTV 變頻空調(diào) 機(jī)頂盒等 如：震裂處理器 圖形加速器 工作站 多媒體計(jì)算機(jī)等 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 1． DSP芯片的現(xiàn)狀 （ 1） 制造工藝 早期 DSP采用 4?m的 NMOS工藝?，F(xiàn)在的 DSP芯片普遍采用 ?m或 ?m亞微米的 CMOS工藝。芯片引腳從原來的40個(gè)增加到 200個(gè)以上，需要設(shè)計(jì)的外圍電路越來越少，成本、體積和功耗不斷下降。 （ 2） 存儲(chǔ)器容量 早期的 DSP芯片，其片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只有幾百個(gè)單元。目前，片內(nèi)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可達(dá)到幾十 K字 ,而片外程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可達(dá)到 16M?48位和 4G?40位以上。 （ 3） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 目前， DSP內(nèi)部均采用多總線、多處理單元和多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，加上完善的接口功能，使 DSP的系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)處理能力和與外部設(shè)備的通信功能都有了很大的提高。 （ 4） 運(yùn)算速度 近 20年的發(fā)展，使 DSP的指令周期從 400ns縮短到 10ns以下，其相應(yīng)的速度從 2022MIPS以上。如 C6713執(zhí)行一次 1024點(diǎn)復(fù)數(shù) FFT運(yùn)算的時(shí)間只有 66?s。 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) （ 5） 高度集成化 集濾波、 A/D、 D/A、 ROM、 RAM和 DSP內(nèi)核于一體的模擬混合式 DSP芯片已有較大的發(fā)展和應(yīng)用。 （ 6） 運(yùn)算精度和動(dòng)態(tài)范圍 DSP的字長(zhǎng)從 8位已增加到 32位，累加器的長(zhǎng)度也增加到 40位，從而提高了運(yùn)算精度。同時(shí)，采用甚長(zhǎng)指令字 （ VLIW）結(jié)構(gòu)和高性能的浮點(diǎn)運(yùn)算，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)處理的動(dòng)態(tài)范圍。 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) （ 7） 開發(fā)工具 具有較完善的軟件和硬件開發(fā)工具，如：軟件仿真器Simulator、在線仿真器 Emulator、 C編譯器和集成開發(fā)環(huán)境 CCS等，給開發(fā)應(yīng)用帶來很大方便。 CCS是 TI公司針對(duì)本公司的 DSP產(chǎn)品開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境。它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C/C++和匯編的混合編程。開放式的結(jié)構(gòu)允許外擴(kuò)用戶自身的模塊。 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 2． DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 未來的 10年，全球 DSP產(chǎn)品將向著高性能、低功耗、加強(qiáng)融合和拓展多種應(yīng)用的趨勢(shì)發(fā)展， DSP芯片將越來越多地滲透到各種電子產(chǎn)品當(dāng)中，成為各種電子產(chǎn)品尤其是通信類電子產(chǎn)品的技術(shù)核心。 DSP技術(shù)將會(huì)有以下一些發(fā)展趨勢(shì)： （ 1） DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步改善 多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)（ SIMD）、甚長(zhǎng)指令字組（ VLIM）將在新的高性能處理器中占主導(dǎo)地位，如 AD公司的 ADSP2116x。 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) （ 2） DSP 和微處理器的融合 微處理器 MPU： 是一種執(zhí)行智能定向控制