DSP
• 采用哈佛结构，程序和数据分开存储 • 采用一系列措施保证数字信号的处理速度，如对FFT的专门优化
可编辑ppt
11
DSP与通用处理器的比较
1 对密集的乘加法运算的支持 2 存储器结构 3 零开销循环 4 定点，浮点计算 5 专门的寻址方式 6 执行时间的预测 7 多处理器接口 8 开发工具的要求 9 JTAG（Joint Test Action Group）标准测试接口（IEEE 1149标准接口）
Single Chip Computer/ Micro Controller Unit（MCU）
• 具有通用CPU所具有的ALU和CU，还有存储器（RAM/ROM）寄存器，时钟，计数器 ，定时器，串/并口，有的还有A/D，D/A
• INTEL MCS/48/51/96（98） • MOTOROLA HCS05/011 • ARM 7，9，……
还有多种不同领域的DSP芯片（P13 图1.1 ）
可编辑ppt
14
发展趋势
从运算速度来看，MAC（一次乘法和一次加法）时间已 经从80年代初的400ns（如TMS32010）降低到40ns （如TMS32C40），处理能力提高了10多倍。
内部关键的乘法器部件从1980年的占模区的40左右下降 到5以下，片内RAM增加一个数量级以上。
可编辑ppt
6
医疗诊断
可编辑ppt
7
可编辑ppt
8
为什么要用DSP芯片，而不是模拟 器件来对信号进行处理？
• 模拟电路的性能要取决于温度等环境因素。而数 字滤波器则基本上不受环境的影响。
• DSP易于在非常小的宽容度内进行计算，因为其 性能并不取决于性能离散的器件组合。
• 一个模拟电路一旦制造出来，其特性（例如通带 频率范围）是不容易改变的。使用DSP实现数字 信号处理，就可以通过对其重新编程来改变系统 的特性。
Siemens (Infineon)
TriCore
16
16
80
Core
Fixed
16
16
130
Core
Fixed 16/20/24
16/32
150
Core
Fixed
16
16/32
70
Chip
Fixed
16
可编辑ppt
16/32
66
16
DSP厂商的芯片（二）
公司/名称
芯片/核
IBM
C54XDSP
Core
Mentor Graphics
M320C50
Core
公司/名称
DSP Group PineDSPCore OakDSPCore TeakDSPCore PalmDSPCore ARM Piccolo Hitachi SH-DSP
芯片/核 定点/浮 字长(bits) 指令长度(bits) 钟频
点
(MHz)
Core
Fixed
16
16
40
Core
Fixed
少、集成度不高、价格较高
致性好、使用方便、性能/价格比高
实时性
除开电路引入的延时外，处理是实时的 由计算机的处理速度决定
高频信号的处理
可以处理包括微波毫米波乃至光波信号
按照奈准则的要求，受S/H、A/D和处 理速度的限制
可编辑ppt
10
能够进行数字信号处理的CPU
通用处理器（GPP）
• 采用冯.诺依曼结构，程序和数据的存储空间合二而一 • 8-bit Apple（6502），NEC PC-8000（Z80） • 8086/286/386/486/Pentium/Pentium II/ Pentium III • PowerPc 64-bit CPU（SUN Sparc，DEC Alpha, HP） • CISC 复杂指令计算机, RISC 精简指令计算机 • 采取各种方法提高计算速度，提高时钟频率，高速总线，多级Cashe，协处理器等
DSP 原理及应用
可编辑ppt
1
什么是DSP芯片
DSP ： Digital Signal Processing DSPs: Digital Signal processors 内部采用程序和数据分开的哈佛结构； 具有专门的硬件乘法器； 广泛采用流水线操作； 提供特殊的DSP 指令； 适用于快速实现各种数字信号处理算法。
从制造遍采用亚微米CMOS工艺。
引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上， 引脚数量的增加，意味着结构灵活性的增加。
DSP芯片的发展，使DSP系统的成本、体积、重量和功 耗都有很大程度的下降。
可编辑ppt
15
DSP厂商的芯片（一）
可编辑ppt
12
DSP芯片的第一步
• 1978 AMI公司
1979 美国Iintel公司第一个单片DSP芯片。但是这两 种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须的单周期指令 功能。
• 1980年。日本NEC公司 μPD7720 第一个具有乘法 器的商用DSP 芯片。
• 1982 日本Hitachi 公司 浮点DSP芯片（CMOS工艺）。
可编辑ppt
2
可编辑ppt
3
实时性的要求（一）：
系统必须在有限的时间内对外部输入信号 完成指定的操作，即信号的处理速度必须 大于或等于信号的输入速度。
可编辑ppt
4
IP电话（voice over IP）
可编辑ppt
5
电动机 方向舵
实时性的要求（二） 从信号输入到结果输出的延迟必须足够小， 即响应时间满足系统的要求。
• 1983 日本Fujitsu公司 指令周期120ns ，双内部总 线
• 第一个高性能的浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984
年推出的DSP32。
可编辑ppt
13
目前最成功：美国德克萨斯仪器公司 （Texas Instruments，TI）
第一代 （1982） TMS320C1x； 第二代 TMS320C2x； 第三代 TMS320C3x； 第四代 TMS320C40/C44； 第五代 TMS320C50/C51/C52/C53； 第六代 TMS320C6000；
可编辑ppt
9
信号处理方式的比较
比较因素
模拟方式
数字方式
修改设计的灵活性 修改硬件设计，或调整硬件参数
改变软件设置
精度
元器件精度
A/D的位数和计算机字长，算法
可靠性和可重复性
受环境温度、湿度、噪声、电磁场等干 扰和影响大
不受这些因素的影响
大规模集成
尽管已有一些模拟集成电路，但品种较 DSP器件体积小、功能强、功耗小、一