一、DSP芯片的特點  

DSP(Digital Signal Processing)即數(shù)字信號處理技術，DSP芯片即指能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號處理技術的芯片。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。  

DSP芯片是一種專門用于數(shù)字信號處理(DSP)的微處理器，其主要特點如下：  

高效的信號處理能力：DSP芯片具有高效的數(shù)字信號處理能力，能夠快速高效地完成數(shù)字信號處理任務。  

大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理能力：DSP芯片可以同時處理多個數(shù)據(jù)流，因此具有大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理能力，能夠支持多通道數(shù)據(jù)處理。  

專用的指令集和硬件加速器：DSP芯片通常具有專門的指令集和硬件加速器，能夠高效地執(zhí)行數(shù)字信號處理算法，提高處理速度。 

高精度的運算和控制：DSP芯片能夠支持高精度的數(shù)字運算和控制，包括高速乘法器和高精度數(shù)值處理單元等。  

易于開發(fā)和調(diào)試：DSP芯片通常具有友好的開發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具，使得開發(fā)者可以輕松地開發(fā)和調(diào)試數(shù)字信號處理應用。  

可編程性：DSP芯片具有可編程的特性，能夠根據(jù)不同的應用場景進行編程，使得其應用范圍更加廣泛。  

(1) 在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。  

(2) 程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)。  

(3) 片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問。  

(4) 具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持。  

(5) 快速的中斷處理和硬件I/O支持。  

(6) 具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器。  

(7) 可以并行執(zhí)行多個操作。  

(8) 支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。  

與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。  

綜上所述，DSP芯片具有高效的數(shù)字信號處理能力、大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理能力、專用的指令集和硬件加速器、高精度的運算和控制、易于開發(fā)和調(diào)試以及可編程性等特點，因此被廣泛應用于音頻、視頻、圖像處理、通信、控制系統(tǒng)等領域。

二、DSP芯片需要考慮的3個方面

1、運算速度  

首先我們要確定數(shù)字信號處理的算法，算法確定以后其運算量和完成時間也就大體確定了，根據(jù)運算量及其時間要求就可以估算DSP芯片運算速度的下限。在選擇DSP芯片時，各個芯片運算速度的衡量標準主要有：  

MIPS(Millions of Instructions Per Second)，百萬條指令/秒，一般DSP為20~100MIPS，使用超長指令字的TMS320B2XX為2400MIPS。必須指出的是這是定點DSP芯片運算速度的衡量指標，應注意的是，廠家提供的該指標一般是指峰值指標，因此，系統(tǒng)設計時應留有一定的裕量。  

MOPS(Millions of Operations Per Second)，每秒執(zhí)行百萬操作。這個指標的問題是什么是一次操作，通常操作包括CPU操作外，還包括地址計算、DMA訪問數(shù)據(jù)傳輸、I/O操作等。一般說MOPS越高意味著乘積-累加和運算速度越快。MOPS可以對DSP芯片的性能進行綜合描述。  

MFLOPS(Million Floating Point Operations Per Second)，百萬次浮點操作/秒，這是衡量浮點DSP芯片的重要指標。例如TMS320C31在主頻為40MHz時，處理能力為40MFLOPS，TMS320C6701在指令周期為6ns時，單精度運算可達1GFLOPS。浮點操作包括浮點乘法、加法、減法、存儲等操作。應注意的是，廠家提供的該指標一般是指峰值指標，因此，系統(tǒng)設計時應注意留有一定的裕量。  

MBPS(Million Bit Per Second)，它是對總線和I/O口數(shù)據(jù)吞吐率的度量，也就是某個總線或I/O的帶寬。例如對TMS320C6XXX、200MHz時鐘、32bit總線時，總線數(shù)據(jù)吞吐率則為800Mbyte/s或6400MBPS。ACS(Multiply-Accumulates Per Second)，例如TMS320C6XXX乘加速度達300MMACS~600MMACS。  

指令周期，即執(zhí)行一條指令所需的時間，通常以ns(納秒)為單位，如TMS320LC549-80在主頻為80MHz是的指令周期為12.5ns。  

MAC時間，執(zhí)行一次乘法和加法運算所花費的時間：大多數(shù)DSP芯片可以在一個指令周期內(nèi)完成一次MAC運算。  

FFT/FIR執(zhí)行時間，運行一個N點FFT或N點FIR程序的運算時間。由于FFT運算/FIR運算是數(shù)字信號處理的一個典型算法，因此，該指標可以作為衡量芯片性能的綜合指標。  

2、運算精度  

一般情況下，浮點DSP芯片的運算精度要高于定點DSP芯片的運算精度，但是功耗和價格也隨之上升。一般定點DSP芯片的字長為16位、24位或者32位，浮點芯片的字長為32位。累加器一般都為32位或40位。

定點DSP的特點是主頻高、速度快、成本低、功耗小，主要用于計算復雜度不高的控制、通信、語音/圖像、消費電子產(chǎn)品等領域。通常可以用定點器件解決的問題，盡量用定點器件，因為它經(jīng)濟、速度快、成本低，功耗小。但是在編程時要關注信號的動態(tài)范圍，在代碼中增加限制信號動態(tài)范圍的定標運算，雖然我們可以通過改進算法來提高運算精度，但是這樣做會相應增加程序的復雜度和運算量。浮點DSP的速度一般比定點DSP處理速度低，其成本和功耗都比定點DSP高，但是由于其采用了浮點數(shù)據(jù)格式，因而處理精度，動態(tài)范圍都遠高于定點DSP，適合于運算復雜度高，精度要求高的應用場合;即使是一般的應用，在對浮點DSP進行編程時，不必考慮數(shù)據(jù)溢出和精度不夠的問題，因而編程要比定點DSP方便、容易。因此說，運算精度要求是一個折衷的問題，需要根據(jù)經(jīng)驗等來確定一個最佳的結合點。  

3、字長的選擇  

一般浮點DSP芯片都用32位的數(shù)據(jù)字，大多數(shù)定點DSP芯片是16位數(shù)據(jù)字。而Motorola公司定點芯片用24位數(shù)據(jù)字，以便在定點和浮點精度之間取得折衷。字長大小是影響成本的重要因素，它影響芯片的大小、引腳數(shù)以及存儲器的大小，設計時在滿足性能指標的條件下，盡可能選用最小的數(shù)據(jù)字。

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