如何從結構上讀懂DSP芯片

2014-03-21 09:50 來源:電子信息網(wǎng) 作者:鈴鐺

我們大多會通過參數(shù)來了解一款DSP產(chǎn)品,或許在一段時間之后我們就會慢慢忘記這款產(chǎn)品的參數(shù)和性能,并且我們對一款DSP性能的好壞通常也僅僅是通過參數(shù)來判定。但這次我們來幫助大家從其他角度來進行DSP的分析。

人們大多都去關心參數(shù),但很少有人關注DSP的特點。DSP的數(shù)字信號處理有別于普通的科學計算與分析,它強調(diào)運算處理的實時性,因此DSP除了具備普通微處理器所強調(diào)的高速運算和控制功能外,針對實時數(shù)字信號處理,在處理器結構、指令系統(tǒng)、指令流程上具有許多新的特征,其特點如下:

兩種結構不同的運算單元

通常一款DSP會擁有兩種運算單元。硬件乘法器和多功能運算單元,硬件乘法器可以在單個指令周期內(nèi)完成乘法操作,這是DSP區(qū)別于通用的微處理器的一個重要標志。多功能運算單元可以完成加減、邏輯、移位、數(shù)據(jù)傳送等操作。新一代DSP內(nèi)部甚至還包含多個并行的運算單元,以提高其處理能力。針對濾波、相關、矩陣運算等需要大量乘和累加運算的特點,DSP的算術單元的乘法器和加法器,可以在一個時鐘周期內(nèi)完成相乘、累加兩個運算。近年出現(xiàn)的一些DSP如ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以同時進行乘、加、減運算,大大加快了FFT的蝶形運算速度。

總線結構決定執(zhí)行效率

通常一般的單片機的結構都是統(tǒng)一的,很多模塊被集中在一起。比如程序和數(shù)據(jù)空間、共享的程序和數(shù)據(jù)總線結構通常被設計在一起,即所謂的馮.諾依曼結構。DSP普遍采用了數(shù)據(jù)總線和程序總線分離的哈佛結構或者改進的哈佛結構,極大地提高了指令執(zhí)行速度。片內(nèi)的多套總線可以同時進行取指令和多個數(shù)據(jù)存取操作,許多DSP片內(nèi)嵌有DMA控制器,配合片內(nèi)多總線結構,使數(shù)據(jù)塊傳送速度大大提高。

盡管DSP的計算能力在不斷提高,但對于同樣在不斷進步的科技來說,DSP的計算能力永遠是不夠的。并且從功用上來說,DSP的專職是數(shù)據(jù)處理,邏輯的計算并不是他的強項,在當前流行的網(wǎng)絡協(xié)議和數(shù)據(jù)庫管理方面,DSP仍然需要其他芯片的幫助和配合?;蛟S在將來我們能夠設計出高度集成的一體化芯片來解決這個問題。

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