什么是 DSP?

2008-05-26 02:09:35来源: 珩源电子


      什么是 DSP?为什么选择 DSP?- 数字信号处理 (DSP) 已成为数字革命的基础。在手机的核心部分、音频和视频播放器、数码摄像机、电话基础设施、电机控制系统、甚至生物辨识安全设备中,您都能找到数字信号处理器 (DSP)。
  每种应用都以信号或数据流工作。数十年以前,开发人员发现在数字域中处理这些信号,比处理模拟信号具有显著的优势:
  在不丢失数据的情况下,数字信号比模拟信号传送的距离更远
滤波和清理模拟信号要求高度匹配且昂贵的组件,而数字滤波则能在灵活的代码中实施
使用数字域中的信号能简化增强的信号处理,包括效果、调整分辨率或比特率以及在各格式间移动以提高设备的互操作性
与每次复制的质量不断下降的模拟信号副本相比,完美的数字信号(例如音频或视频内容)副本的每次复制都能与原件保持一样
改善信号质量或通道密度是提高 DSP 性能的方法之一
DSP 的可编程性让开发人员能够不用重新设计硬件,而不断提高质量
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测量性能 - 在处理器技术的早期,性能是通过处理器每秒能处理的指令数来测量的。处理器大都基于相同的技术时,这是一种有用且非常精确的方法用于比较不同处理器之间的性能。
但是,当今的处理器与从前已大不相同。旧的处理器需要花费几个周期才能执行一些简单的操作,例如加法运算或在内存中存储数据。性能是以每秒千条指令来计算的。
现代处理器则通过启用一些诸如并行处理、深管道、专用内部计算引擎和集成外设的技术获得高性能。这些处理器的性能通常以每秒百万或十亿次操作来计算。
但是,如果具有了 DSP 的先进而性能优化的架构,测量处理器能够执行的操作数并不能完全说明问题。
C64x 内核基准,用于 TMS320C64x™ 和 TMS320DM64x™ 定点器件
C64x+ 内核基准,用于 TMS320C645x™ 和 TMS320DM644x™ 定点器件
C67x 内核基准,用于 TMS320C67x™ 浮点器件
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挑选正确的基础架构 - 开发人员在开发数字信号处理应用时,根据他们的系统注意事项有多种架构可供选择。
ASIC:很少有设计人员采用这种方法设计他们自己的芯片。因为 ASIC 只为特定应用提供最佳性能,它们在灵活性上非常有限。如果更改了任何参数,整个 ASIC 必须重新制造,这个流程需要花费数月以及可能数十万美元的 NRE(非重发性工程)成本。使用 ASIC 增加了设计的复杂性、缺乏对市场变更的适应能力、推向市场时间长,因此通常来说 ASIC 并不是一个理想的选择。
FPGA:现场可编程门阵列 (FPGA) 器件提供了与 ASIC 相近的性能,却没有与重新制造 ASIC 相关的延迟和成本花销。但是,使用 FPGA 进行设计与 ASIC 一样复杂,而且只要小小的更改就可能导致需要完全重新布局设计。FPGA 器件的价格也很高,导致它们无法用于高产量应用。在特定应用中,FPGA 可用作 DSP 的补充。
ASSP:应用特定的标准产品 (ASSP) 是能够满足广泛市场的 ASIC。这类器件包括专用处理引擎(例如 MPEG-2 解码器)或通信链接(例如 USB)。这些器件的成本很低,是由于市场产量较高,但仍然缺乏灵活性。例如,MPEG-2 ASSP 只能支持有限范围的显示分辨率;要引入新的分辨率则要求新的 ASSP,以及随之而来的硬件重新设计。
GPP:通用处理器 (GPP) 提供可编程性,因此具有灵活性。但是,许多非信号处理应用,例如电子邮件、数据库管理和文字处理则不要求乘法的扩展使用。为了不断降低这些应用的芯片成本,GPP 通常适度地提供需要几个周期来完成的高效乘法指令。另外,添加每个乘法的结果需要其它指令。因此,这使它们对信号处理应用并不那么理想。
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DSP 优势 - 不用太强的技术性,大多数信号处理函数将两列数字相乘,然后把结果相加:
结果 = x1 * c1 + x2 * c2 + x3 * c3 …xn * cn
与通用处理器 (GPP) 相比,DSP 更加适合于信号处理应用。DSP 提供了许多架构特性,有效减少了进行高效信号处理所需的指令数。换言之,比较性能比计算指令数更加重要。您真正需要测量的是实际完成的工作量。
例如,TI 的 C64x 系列 DSP 的 VLIW 架构每个周期时钟最多能够启动 8 个操作。集成的专门计算引擎通过执行硬件中的复杂函数提高性能。DSP 还通过提供性能、集成外设和片上存储器的平衡组合,针对特定应用进行优化。
DSP 的可编程灵活性让开发人员能在软件中执行复杂的算法。DSP 不但能够支持视频编解码器(例如 MPEG-2)以及使用简单的软件升级方便地处理不同的分辨率,它还能实施新兴的编解码器和标准,因为它们不用硬件重新设计就能升级。
编辑:吕海英 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/newproducts/others/200805/article_18002.html
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