Dsp技术及其发展docx

2026-07-31 07:24:25

　　摘要:本文简要介绍了数字信号处理器DSP的进展过程,概述了数字信号处(DSP)技术的进展过程，分析比较了DSP处理器与通用微处理器(GPP)的异同，阐述了DSP的特点以及DSP芯片的应用领域，展望了DSP系统进展的前景。

　　前言：数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor)是在模拟信号变换成数字信号以后进展高速实时处理的专用处理器,它的工作原理是将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学方法处理此信号，得到相应的结果。DSP数字信号处理器DSP芯片承受了数据总线和程序总线分别的哈佛构造及改进的哈佛构造，较传统处理器的冯·诺依曼构造具有更高的指令执行速度，其处理速度比最快的CPU还快10-50倍。数字信号处理〔DSP〕相对于模拟信号处理有很大的优越性，具有精度高、敏捷性大、牢靠性好、易于大规模集成等突出优点。在当今的数字化时代背景下,DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的根底器件。DSP技术已成为目前电子工业领域进展最快速的技术，在各行各业的应用越来越广泛，在我国的市场前景也越来越宽阔，了解和学习DSP技术学问也越来越重要。

　　DSP进展历程大致分为四个阶段：第一阶段是70年月理论先行，其次阶段是80年月产品普及，第三阶段是90年月突飞猛进，第四阶段是21世纪再创辉煌。

　　第一阶段：理论进展。在DSP消灭之前数字信号处理只能依靠MPU〔微处理器〕来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此，直到70年月，有人才提出了DSP的理论和算法根底。那时的DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。

　　其次阶段：产品普及。随着大规模集成电路技术的进展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。这种DSP器件承受微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至80年月中期，随着CMOS技术的进步与进展，其次代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的根底。

　　第三阶段：快速进展。90年月DSP进展最快，相继消灭了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第六代产品，它与第五代相比，系统集成度更高，将DSP核芯及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且渐渐渗透到人们日常消费领域。

　　第四阶段：再创辉煌。经过30多年的进展，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活各个方面，并渐渐成为电子产品更换代的打算因素。目前，对DSP爆炸性需求的时代已经降临，前景格外可观。

　　1、对密集的乘法运算的支持。GPP不是设计来做密集乘法任务的，即使是一些现代的GPP，也要求多个指令周期来做一次乘法。而DSP处理器使用特地的硬件来实现单周期乘法。DSP处理器还增加了累加器存放器来处理多个乘积的和。累加器存放器通常比其他存放器宽，增加称为结果bits的额外bits来避开溢出。同时，为了充分表达特地的乘法-累加硬件的好处，几乎全部的DSP的指令集都包含有显式的MAC指令。

　　2、存储器构造。传统上，GPP使用冯.诺依曼存储器构造。这种构造中，只有一个存储器空间通过一组总线〔一个地址总线和一个数据总线〕连接处处理器核。通常，做一次乘法会发生4次存储器访问，用掉至少四个指令周期。

　　大多数DSP承受了哈佛构造，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接处处理器核，允许同时对它们进展访问。这种安排将处理器存贮器的带宽加倍，更重要的是同时为处理器核供给数据与指令。在这种布局下，DSP得以实现单周期的MAC指令。

　　现在典型的高性能GPP实际上已包含两个片内高速缓存，一个是数据，一个是指令，它们直接连接处处理器核，以加快运行时的访问速度。从物理上说，这种片内的双存储器和总线的构造几乎与哈佛构造的一样了。然而从规律上说，两者还是有重要的区分。

　　GPP使用掌握规律来打算哪些数据和指令字存储在片内的高速缓存里，其程序员并不加以指定〔也可能根本不知道〕。与此相反，DSP使用多个片内存储器和多组总线来保证每个指令周期内存储器的屡次访问。在使用DSP时，程序员要明确地掌握哪些数据和指令要存储在片内存储器中。程序员在写程序时，必需保证处理器能够有效地使用其双总线。

　　此外，DSP处理器几乎都不具备数据高速缓存。这是由于DSP的典型数据是数据流。也就是说，DSP处理器对每个数据样本做计算后，就丢弃了，几乎不再重复使用。

　　假设了解到DSP算法的一个共同的特点，即大多数的处理时间是花在执行较小的循环上，也就简洁理解，为什么大多数的DSP都有特地的硬件，用于零开销循环。所谓零开销循环是指处理器在执行循环时，不用花时间去检查循环计数器的值、条件转移到循环的顶部、将循环计数器减1。

　　与此相反，GPP的循环使用软件来实现。某些高性能的GPP使用转移预报硬件，几乎到达与硬件支持的零开销循环同样的效果。

　　大多数DSP使用定点计算，而不是使用浮点。虽然DSP的应用必需格外留意数字的准确，用浮点来做应当简洁的多，但是对DSP来说，廉价也是格外重要的。定点机器比起相应的浮点机器来要廉价〔而且更快〕。为了不使用浮点机器而又保证数字的准确，DSP处理器在指令集和硬件方面都支持饱和计算、舍入和移位。

　　大多数的DSP应用〔如蜂窝和调制解调器〕都是严格的实时应用，全部的处理必需在指定的时间内完成。这就要求程序员准确地确定每个样本需要多少处理时间，或者，至少要知道，在最坏的状况下，需要多少时间。假设打算用低本钱DSP概念的GPP去完成实时信号处理的任务，执行时间的推测或许不会成为什么问题，应为低本钱GPP具有相对直接的构造，比较简洁推测执行时间。然而，大多数实时DSP应用所要求的处理力量是低本钱GPP所不能供给的。这时候，DSP对高性能GPP的优势DSP概念在于，即便是使用了高速缓存的DSP，哪些指令会放进去也是由程序员〔而不是处理器〕来打算的，因此很简洁推断指令是从高速缓存还是从存储器中读取。DSP一般不使用动态特性，如转移推测和推理执行等。因此，由

　　一段给定的代码来推测所要求的执行时间是完全直截了当的。从而使程序员得以确定芯片的性能限制。

　　DSP处理器往往都支持特地的寻址模式，它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。例如，模块〔循环〕寻址〔对实现数字滤波器延时线很有用〕、位倒序寻址〔对FFT很有用〕。这些格外特地的寻址模式在GPP中是不常使用的，只有用软件来实现。

　　由于DSP应用要求高度优化的代码，大多数DSP厂商都供给一些开发工具，以帮助程序员完成其优化工作。例如，大多数厂商都供给处理器的仿真工具，以准确地仿真每个指令周期内处理器的DSP概念活动。无论对于确保实时操作还是代码的优化，这些都是很有用的工具。GPP厂商通常并不供给这样的工具，主要是由于GPP程序员通常并不需要具体到这一层的信息。GPP缺乏准确到指令周期的仿真工具，是DS

　　中国石油大学(华东)现代远程教育采油工程“垂直管流实验”实验报告.docx

　　专注地铁、铁路、市政领域安全管理资料的定制、修改及润色，本人已有7年专业领域工作经验，可承接安全方案、安全培训、安全交底、贯标外审、公路一级达标审核及安全生产许可证延期资料编制等工作，欢迎大家咨询~

　　【华医网】国家级2分专业课程答案：压力性损伤全程化防控体系建设：从指南解读到循证实践.pdf

　　【华医网】国家级2分专业课程答案：压力性损伤全程化防控体系建设：从指南解读到循证实践.doc

　　[玉林市]2025广西玉林市县级政府统计机构面向优秀统计协管员（协统员）招聘事业单位笔试历年参考题库典型考点附带答案详解.docx

　　2026年广西统计协管员（协统员）招聘考试历年参考题库含答案详解.docx

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者