如何从结构上读懂DSP芯片

2014-03-21 09:50 来源:电子信息网 作者:铃铛

我们大多会通过参数来了解一款DSP产品,或许在一段时间之后我们就会慢慢忘记这款产品的参数和性能,并且我们对一款DSP性能的好坏通常也仅仅是通过参数来判定。但这次我们来帮助大家从其他角度来进行DSP的分析。

人们大多都去关心参数,但很少有人关注DSP的特点。DSP的数字信号处理有别于普通的科学计算与分析,它强调运算处理的实时性,因此DSP除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外,针对实时数字信号处理,在处理器结构、指令系统、指令流程上具有许多新的特征,其特点如下:

两种结构不同的运算单元

通常一款DSP会拥有两种运算单元。硬件乘法器和多功能运算单元,硬件乘法器可以在单个指令周期内完成乘法操作,这是DSP区别于通用的微处理器的一个重要标志。多功能运算单元可以完成加减、逻辑、移位、数据传送等操作。新一代DSP内部甚至还包含多个并行的运算单元,以提高其处理能力。针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘和累加运算的特点,DSP的算术单元的乘法器和加法器,可以在一个时钟周期内完成相乘、累加两个运算。近年出现的一些DSP如ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以同时进行乘、加、减运算,大大加快了FFT的蝶形运算速度。

总线结构决定执行效率

通常一般的单片机的结构都是统一的,很多模块被集中在一起。比如程序和数据空间、共享的程序和数据总线结构通常被设计在一起,即所谓的冯.诺依曼结构。DSP普遍采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构或者改进的哈佛结构,极大地提高了指令执行速度。片内的多套总线可以同时进行取指令和多个数据存取操作,许多DSP片内嵌有DMA控制器,配合片内多总线结构,使数据块传送速度大大提高。

尽管DSP的计算能力在不断提高,但对于同样在不断进步的科技来说,DSP的计算能力永远是不够的。并且从功用上来说,DSP的专职是数据处理,逻辑的计算并不是他的强项,在当前流行的网络协议和数据库管理方面,DSP仍然需要其他芯片的帮助和配合。或许在将来我们能够设计出高度集成的一体化芯片来解决这个问题。

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