【正文】 C67X上運(yùn)行，而無(wú)需任何改變。與TMS320C62X系列芯片一樣，由于其出色的運(yùn)算能力、高效的指令集、智能外設(shè)、大容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器和大范圍的尋址能力，這個(gè)系列的芯片適合于對(duì)運(yùn)算能力和存儲(chǔ)量有高要求的應(yīng)用場(chǎng)合。 多處理器DSP芯片TMS320C8XTI公司除了生產(chǎn)定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩類DSP芯片之外，還推出了功能強(qiáng)大的多處理器DSP芯片TMS320C80。該芯片內(nèi)部集成了5個(gè)微處理器，處理速度達(dá)到每秒20億次操作，與外部交換數(shù)據(jù)的速度為每秒400Mbyte，特別適合于會(huì)議電視等多媒體應(yīng)用。1．TMS320C80結(jié)構(gòu)。 TMS320C80的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從圖中可以看出，TMS320C80是一個(gè)多處理器芯片，它集4個(gè)可并行處理的高性能DSP芯片、1個(gè)RISC主處理器、1個(gè)傳輸控制器、1個(gè)視頻控制器和50K字節(jié)的SRAM等資源于一體，從而使其處理能力達(dá)到每秒20億次操作（2 BOPS）。該芯片可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)新一代的視頻壓縮和解壓縮，可廣泛應(yīng)用于會(huì)議電視、可視電話、高速電信、多媒體、圖像和視頻處理、二維和三維圖形加速、虛擬現(xiàn)實(shí)、保密、雷達(dá)和聲納處理等應(yīng)用場(chǎng)合。2．并行DSP芯片TMS320C80上集成了4個(gè)高性能的DSP芯片，這4個(gè)DSP芯片既可獨(dú)立運(yùn)行，也可并行工作。采用64位的指令字，以便于在單個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行多個(gè)并行操作。每個(gè)處理器具有專用的高速指令緩沖Cache和專用的數(shù)據(jù)RAM。每個(gè)DSP芯片具有4個(gè)主要的功能單元，即1個(gè)程序控制器（PFC）、1個(gè)數(shù)據(jù)單元和2個(gè)地址單元。PFC處理所有的指令執(zhí)行，包括程序計(jì)數(shù)器增量、跳轉(zhuǎn)和中斷。3組無(wú)開銷循環(huán)控制器跟蹤循環(huán)計(jì)數(shù)和循環(huán)的起始及結(jié)束地址，而不增加額外的開銷。循環(huán)控制器在1個(gè)公共的循環(huán)結(jié)束地址內(nèi)可支持多至3個(gè)嵌套的循環(huán)。數(shù)據(jù)單元可使單周期乘法和算術(shù)邏輯單元（ALU）數(shù)據(jù)通路操作并行執(zhí)行。32位的ALU可以分解為2個(gè)16位ALU或4個(gè)8位ALU，以便于對(duì)低精度的數(shù)據(jù)進(jìn)行更多的并行操作。ALU數(shù)據(jù)通路內(nèi)獨(dú)特的擴(kuò)展器單元可復(fù)制1個(gè)1比特值32次、2個(gè)1比特值16次或4個(gè)8比特?cái)?shù)8次以填滿1個(gè)32位字。這些特征對(duì)于減少圖像算法中的軟件開銷很有幫助。3．傳輸控制器TMS320C80可以每秒400M字節(jié)的速度與外部交換數(shù)據(jù)，這個(gè)性能主要依賴于片內(nèi)的傳輸控制器。在這里，傳輸控制器起智能DMA控制器的作用，進(jìn)行對(duì)片外存儲(chǔ)器的訪問，使主處理器不增加任何負(fù)擔(dān)。傳輸控制器可對(duì)二維圖形進(jìn)行線性和二維尋址，支持三維圖形緩沖。直接存儲(chǔ)器接口提供了對(duì)多種存儲(chǔ)器的靈活操作，包括DRAM、SDRAM、VRAM和SRAM。此外，優(yōu)先級(jí)任務(wù)管理器支持動(dòng)態(tài)的總線寬度，可支持8至64位數(shù)據(jù)傳輸。靈活的總線寬度滿足了如會(huì)議電視等的寬帶應(yīng)用，而不需專用的接口。4．RISC主處理器RISC主處理器（MP）進(jìn)行整個(gè)芯片的管理并協(xié)調(diào)與系統(tǒng)內(nèi)其他處理器的通信。該處理器是一個(gè)32位的RISC處理器，內(nèi)部具有一個(gè) 運(yùn) 算能力為100 MFLOPS 并符合IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)單元（FPU），用以實(shí)現(xiàn)高效C語(yǔ)言和作為操作系統(tǒng)的平臺(tái)。該處理器主要是適應(yīng)高級(jí)語(yǔ)言并協(xié)調(diào)片內(nèi)的多處理器資源，可在單周期內(nèi)完成1個(gè)64位數(shù)據(jù)的訪問和1個(gè)32位取指。與基本的RISC設(shè)計(jì)相比，其獨(dú)特之處在于MP具有完整的浮點(diǎn)指令和一組特殊的矢量浮點(diǎn)指令，這些功能對(duì)于圖像處理和三維圖形來(lái)說(shuō)都是必需的。此外，MP還具有31個(gè)32位的寄存器，為整數(shù)和浮點(diǎn)操作提供了極大的便利。5．存儲(chǔ)器Crossbar結(jié)構(gòu)TMS320C80的一個(gè)重要特征是存儲(chǔ)器Crossbar結(jié)構(gòu)。TMS320C80內(nèi)部有50K字節(jié)的SRAM，這些存儲(chǔ)器被配置為較小的存儲(chǔ)器塊以便于通過這個(gè)獨(dú)特的Crossbar開關(guān)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個(gè)并行的存儲(chǔ)器訪問。Crossbar開關(guān)還便于片內(nèi)處理器共享板上RAM。在TMS320C80中，Crossbar在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可進(jìn)行5次取指和10次并行數(shù)據(jù)訪問。硬件控制的優(yōu)先級(jí)機(jī)制使得在同一個(gè)周期內(nèi)僅有一個(gè)處理器訪問一個(gè)特定的RAM。存儲(chǔ)器Crossbar結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了系統(tǒng)的高速并行性能。6．視頻控制器視頻控制器具有2個(gè)可編程的幀定時(shí)器，可按水平或縱向格式同時(shí)捕獲和顯示圖像。幀定時(shí)器可用于任何捕獲/顯示的組合中，對(duì)不同速率的圖像捕獲可按異步或同步方式工作。由于幀定時(shí)器是軟件可編程的，故可用作通用定時(shí)器。在TMS320C80基礎(chǔ)上，TI公司還推出了簡(jiǎn)化型的多處理器芯片TMS320C82，其內(nèi)部包含2個(gè)處理器、44K字節(jié)的SRAM，性能為每秒15億次操作，由于省略了2個(gè)處理器和視頻控制器，其價(jià)格約為TMS320C80的一半。 TMS320C80/C82的主要性能比較芯片DSP數(shù)RISC主處理器視頻控制器傳輸控制器指令周期（ns）尋址空間（字節(jié)）片內(nèi)RAM（字節(jié)）處理能力（BOPS）時(shí)鐘（MHz）C80411120,254G50K250,40C822101204G44K50 其他DSP芯片簡(jiǎn)介 AD公司DSP芯片美國(guó)AD公司在DSP芯片市場(chǎng)上也占有一定的份額。與TI公司相比，AD公司的DSP芯片有自己的特點(diǎn)，如系統(tǒng)時(shí)鐘一般不經(jīng)分頻直接使用，串行口帶有硬件壓擴(kuò)，可從8位EPROM引導(dǎo)程序，可編程等待狀態(tài)發(fā)生器等。AD公司的DSP芯片可以分為定點(diǎn)DSP芯片和浮點(diǎn)DSP芯片兩大類。ADSP21XX系列為定點(diǎn)DSP芯片，ADSP21XXX系列為浮點(diǎn)DSP芯片。目前，定點(diǎn)DSP芯片主要有ADSP2101/2103/2105，ASDP2111/2115，ADSP2161/2162/2163/2164/2165/2166以及ADSP2171/2173/2181等。浮點(diǎn)DSP芯片主要有ADSP21000/21020，ADSP21060/21062等。AD公司的定點(diǎn)DSP芯片的程序字長(zhǎng)為24位，數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為16位。運(yùn)算速度較快，內(nèi)部具有較為豐富的硬件資源，一般具有2個(gè)串行口、1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器和3個(gè)以上的外部中斷源，此外還提供8位EPROM程序引導(dǎo)方式。具有一套高效的指令集，如無(wú)開銷循環(huán)、多功能指令、條件執(zhí)行等。ADSP2101的指令周期有80ns、60ns和50ns三種，內(nèi)部有2K字的程序RAM和1K字的數(shù)據(jù)RAM。ADSP2103與ADSP2101相比，指令周期為100ns。ADSP2105是ADSP2101的簡(jiǎn)化，指令周期為72ns，內(nèi)部的程序RAM為1K字，數(shù)據(jù)RAM為512字，串行口減為1個(gè)。ADSP216X系列的指令周期為50ns~100ns，與其他定點(diǎn)芯片相比，具有較大的內(nèi)部程序ROM，如ADSP2161/2163內(nèi)部提供了8K的程序ROM，ADSP2162/2164內(nèi)部提供4K程序ROM，這些芯片的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM均為512字。而ADSP2165/2166除了具有1K字的程序ROM外，還提供了12K字的程序RAM和4K字的數(shù)據(jù)RAM，其中。ADSP2171的指令周期為30ns，是AD公司DSP芯片中運(yùn)算速度最快的定點(diǎn)芯片之一。內(nèi)部具有2K字的程序RAM和2K字的數(shù)據(jù)RAM。ADSP2173的資源與ADSP2171相同。目前ADSP的定點(diǎn)DSP芯片中，處理能力最強(qiáng)的當(dāng)數(shù)ADSP2181。這種芯片具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1) 運(yùn)算速度快。指令周期為30ns，；(2) 片內(nèi)空間大。內(nèi)部的程序和數(shù)據(jù)RAM均為16K字，共80K字節(jié)；(3) 數(shù)據(jù)交換速度快。內(nèi)部具有數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)傳輸接口（IDMA），便于其他處理器高速存儲(chǔ)ADSP2181的片內(nèi)RAM。為了擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，設(shè)計(jì)了字節(jié)數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)傳輸接口（BDMA），最大可以擴(kuò)展到4M字節(jié)。2個(gè)串行口都具有自動(dòng)數(shù)據(jù)緩沖功能，并且支持DMA傳輸；(4) 支持8位EPROM和通過IDMA方式的程序引導(dǎo)；(5) 如果采用基4 FFT做1024點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT運(yùn)算。ADSP2181在一個(gè)處理器周期內(nèi)可以完成以下功能： 產(chǎn)生下一個(gè)程序地址 取下一個(gè)指令 進(jìn)行1個(gè)或2個(gè)數(shù)據(jù)移動(dòng) 更新1個(gè)或2個(gè)數(shù)據(jù)地址指針 進(jìn)行1次數(shù)據(jù)運(yùn)算與此同時(shí)，還可從2個(gè)串行口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，通過IDMA或BDMA發(fā)送或接收數(shù)據(jù)以及內(nèi)部定時(shí)器計(jì)數(shù)。AD公司的浮點(diǎn)DSP芯片包括ADSP21021060和21062等，程序存儲(chǔ)器為48位，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為40位，支持32位單精度和40位擴(kuò)展精度的IEEE浮點(diǎn)格式，內(nèi)部具有3248位的程序Cache，有3~4個(gè)外部中斷源。ADSP21060采用超級(jí)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有4條獨(dú)立的總線（2條數(shù)據(jù)總線、1條程序總線和1條I/O總線），內(nèi)部集成了大容量的SRAM和專用I/O總線支持的外設(shè)，指令周期為25ns，是一個(gè)高性能的浮點(diǎn)DSP芯片。其主要特點(diǎn)包括：(1) 運(yùn)算速度達(dá)40 MIPS和80 MFLOPS ，最高達(dá)120 MFLOPS。每條指令均在1個(gè)周期內(nèi)完成；(2) 片內(nèi)具有4M位的SRAM，可靈活地進(jìn)行配置，如配置為128K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（32位）和80K字的程序存儲(chǔ)器（48位）?？蓪ぶ?G字的外部存儲(chǔ)器；(3) 具有取模和比特反轉(zhuǎn)的雙數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生器；(4) 10個(gè)DMA通道。6個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)連接口，傳輸速率為240Mbyte/s；(5) 支持多處理器連接，提供與16/32位微處理器的接口。外部微處理器可直接讀寫內(nèi)部RAM；(6) 2個(gè)具有m/A律壓擴(kuò)功能的同步串行口；(7) 支持可編程等待狀態(tài)發(fā)生，可用8位EPROM或外部處理器引導(dǎo)程序；(8) 1024點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT的運(yùn)算時(shí)間為 ；(9) 支持IEEE JTAG 標(biāo)準(zhǔn)仿真接口。 ATamp。T公司DSP芯片ATamp。T是第一家推出高性能浮點(diǎn)DSP芯片的公司。ATamp。T公司的DSP芯片包括定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩大類。定點(diǎn)DSP芯片中有代表性的主要包括DSP1DSP16A、DSP16C、DSP1610和DSP1616等。浮點(diǎn)DSP芯片中比較有代表性的包括DSP3DSP32C和DSP3210等。ATamp。T定點(diǎn)DSP芯片的程序和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)均為16位，有2個(gè)精度為36位的累加器，1個(gè)深度為15字的指令Cache，支持最多127次的無(wú)開銷循環(huán)。DSP16的指令周期為55ns和75ns，累加器長(zhǎng)度為36位，片內(nèi)有2K字的程序ROM和512字的數(shù)據(jù)RAM。DSP16A速度最快的版本為25ns的指令周期，片內(nèi)有12K字的程序ROM和2K字的數(shù)據(jù)RAM。，片內(nèi)存儲(chǔ)器資源與DSP16A相同，增加了片內(nèi)的Codec，此外，還有1個(gè)4引腳的JTAG仿真口。DSP1610片內(nèi)有512字的引導(dǎo)ROM和8K字的雙口RAM，支持硬件和軟件等待狀態(tài)。DSP1616片內(nèi)有12K字的ROM和2K字的雙口RAM，支持軟件等待狀態(tài)。DSP1610和1616提供了仿真接口。DSP32C是DSP32的增強(qiáng)型，是性能較優(yōu)的一種浮點(diǎn)DSP芯片。其主要特點(diǎn)包括：(1) 80/100 ns的指令周期；(2) 地址和數(shù)據(jù)總線可以在單個(gè)指令周期內(nèi)訪問4次；(3) 片內(nèi)具有3個(gè)512字的RAM塊，或2個(gè)512字的RAM塊加1個(gè)4K字的ROM塊?？梢詫ぶ?M字的外部存儲(chǔ)器；(4) 具有串行和并行I/O接口。串行I/O采用雙緩沖，支持8/16/24/32位串行數(shù)據(jù)傳輸，外部微處理器可以控制DSP32C的8/16位并行口；(5) 采用專用的浮點(diǎn)格式，可在單周期內(nèi)與IEEE754浮點(diǎn)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換；(6) 具有4個(gè)40位精度的累加器和22個(gè)通用寄存器；(7) 支持無(wú)開銷循環(huán)和硬件等待狀態(tài)。DSP3210內(nèi)部具有2個(gè)1K字的RAM塊和512字的引導(dǎo)ROM，外部尋址空間達(dá)4G字節(jié)，可以用軟件編程產(chǎn)生等待狀態(tài)，具有串行口、定時(shí)器、DMA控制器和一個(gè)與Motorola和Intel微處理器兼容的32位總線接口。 Motorola公司DSP芯片Motorola公司的DSP芯片可分為定點(diǎn)、浮點(diǎn)和專用三種。定點(diǎn)DSP芯片以MC56000、MC5600MC56002為代表。程序和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為24位，有2個(gè)精度為56位的累加器。DSP56001的指令周期為60ns和74ns兩種。片內(nèi)具有512字的程序RAM、512字的數(shù)據(jù)RAM和512字的數(shù)據(jù)ROM。三個(gè)分開的存儲(chǔ)器空間，每個(gè)均可尋址64K字。片內(nèi)32字的引導(dǎo)程序可以從外部EPROM裝入程序。支持8位異步和8~24位同步串行I/O接口。并行接口可與外部微處理器接口，支持硬件和軟件等待狀態(tài)產(chǎn)生。MC56000是ROM型的DSP芯片，內(nèi)部具有2K字的程序ROM。MC56002則是一個(gè)低功耗型芯片，~。浮點(diǎn)DSP芯片以MC96002為代表，采用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)格式，累加器精度達(dá)96位，可支持雙精度浮點(diǎn)數(shù)。該芯片的指令周期為50/60/74ns。片內(nèi)有3個(gè)32位地址總線和5個(gè)32位數(shù)據(jù)總線。內(nèi)部具有1K字的程序RAM、1K字的數(shù)據(jù)RAM和1K字的數(shù)據(jù)ROM。64字的引導(dǎo)ROM可以從外部8位EPROM引導(dǎo)程序。內(nèi)部具有10個(gè)96位或30個(gè)32位基于寄存器的累加器。 支持無(wú)開銷循環(huán)、硬件和軟件等待狀態(tài)產(chǎn)生。具有三個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，每個(gè)空間可尋址4G字。MC56200是一種基于MC56001 DSP核，適合于自適應(yīng)濾波的專用定點(diǎn)DSP芯片，程序字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)分別為24位和16位。內(nèi)部的程序和數(shù)據(jù)RAM均為256字，累加器精度為40位。MC56156則是一個(gè)在片內(nèi)集成了過取樣229。D話帶Codec模數(shù)轉(zhuǎn)換器和鎖相環(huán)的DSP芯片，主要用于蜂窩電話等通信應(yīng)用，其指令周期為33/50ns。除了以上介紹的一些DSP芯片之外，還有一些公司的DSP芯片也較著名。例如NEC公司的mPD77C2mPD77220定點(diǎn)DSP芯片和mPD77240浮點(diǎn)DSP芯片等。 小 結(jié)本章首先介紹了DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)，比較詳細(xì)地介紹了TI公司的系列DSP芯片的基本特征，并簡(jiǎn)要介紹了AD等公司的DSP芯片。了解DSP芯片的結(jié)構(gòu)和特征是采用DSP芯片設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)的基礎(chǔ)。需要特別指出的是，由于DSP芯片的發(fā)展速度很快，用戶在選用DSP芯片時(shí)，必須根據(jù)市場(chǎng)行情選用生產(chǎn)廠家主推的產(chǎn)品