[电子杂谈]

数字信号处理器(DSP)的发展趋势与应用

2012-10-11 20:51:12 3533

0 数字信号处理器(DSP)的发展趋势与应用摘要：DSP是数字信号处理器的缩写，是实现数字信号处理技术的硬件支持。目前已经处于数字信息产品核心引擎的地位。对DSP的发展历史、DSP在一些领域的创新应用，以及DSP的发展前景进行分析。　　关键词：数字信号处理器；发展趋势 0、引　言　　DSP(Digital Signal Processor)，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。自从数字信号处理器问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。 1、数字信号处理器(DSP)的发展历程　　DSP的概念最早出现在上个世纪60年代，直到70年代提出了DSP理论和算法。1982年，德克萨斯仪器公司推出了世界上首枚DSP芯片，即TMS32010，运算速度比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。日立公司于80年代中期推出了它的第一片CMOSDSPHD61810，这是第一片运用浮点运算的DSP。其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，与第四代相比，系统集成度更高。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，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。　　2、数字信号处理器(DSP)的特点　　DSP也是一种嵌入式处理器，它完全可以完成单片机的功能。唯一重要的区别在于DSP支持单时钟周期的“乘加”运算。DSP具有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性能价格比高等优点。DSP之所以有以上优点，是因为DSP内部采用了以下5种技术：　　1)采用哈佛(Harvard)结构体系或改进的哈佛结构体系。DSP处理器几乎毫无例外的采用哈佛结构。哈佛结构把程序代码和数据的存储空间分开，并有各自的地址和数据总线，每个存储器独立编址，用独立的一组程序总线和数据总线进行访问。　　如果程序代码存储空间与数据存储空间之间还可以进行数据交换，则称为改进的哈佛结构。这种结构可以并行进行数据操作。　　2)采用多总线结构。多总线结构可以同时读取多组数据和存储多组数据，即同一时钟周期内可以执行多个操作指令。　　3)采用流水线操作。由于DSP哈佛结构指令的各个阶段可以重叠进行，这样对每一条指令似乎都是在一个周期内完成，可以把指令周期减到最小，增加数据吞吐量。　　4)采用硬件乘法器和高效的MAC指令。DSP芯片都有硬件乘法器，使得乘法运算做到一个周期内完成。与之配合的指令为MAC乘法累加指令，它可以在单周期内取两个操作数相乘，并将结果加载到累加器。　　5)采用独立的传输总线及其控制器。处理器高速处理速度必须与高速的数据访问和传输相配合。而且为不影响CPU及其相关总线的工作，DSP的DMA单独设置了传输总线及其控制器，因此DMA可以独立工作。　　3、DSP的应用　　经过20多年的推广，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。其典型应用包括以下几个方面：　　1)通用数字信号处理-自适应滤波，卷积，相关，数字滤波，希尔伯特变换等；2)语音信号处理语音增强，语音识别，语音合成，语音编码，文字转换等；3)图形/图像处理三维动画，图像鉴别/增强/压缩/传输，模式识别，电子地图等；4)特殊应用数字信号处理振动和噪声分析与处理，声纳和雷达信号处理，地震信号分析与处理等。　　4、DSP的发展趋势　　新的形势下，DSP面临的要求是处理速度更高，功能更多更全，功耗更低，存储器用量更少。DSP的技术发展将会有以下一些走势：　　1)系统集成DSP是潮流。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核，并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上。　　2)追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸。DSP必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备的更新步伐。同时便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于进一步降低功耗。　　3)DSP的内核结构进一步改善。多通道结构和单指令多重数据(SIM)、超长指令字结构(VLIM)、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。　　4)DSP嵌入式系统。DSP嵌入式系统是DSP系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势，又具有应用目标所需要的技术特征。　　5、小　结　　DSPR即为数字信号处理器(Digital Signal Processing)，是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器。由于DSP具有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性能价格比高等优点，已广泛应用于人们的学习、工作和生活的各个方面，未来它的应用领域将越来越广泛。　　 2
2012-10-11 20:51:12　　评论淘帖0 举报相关推荐 • DSP数字信号处理器发展及应用简介 12 • 数字信号处理器(DSP) 3491 • 基于数字信号处理的DSP芯片的应用趋势 1246 • DSP是什么？详解DSP又称数字信号处理器 48077 • 哪位大神关于《数字信号处理与数字信号处理器》的DSP论..... 3523 • 采用DSP的数字信号处理器 54 • 用DSP Builder设计基于PLD的数字信号处理器 44 • 基于DSP Builder数字信号处理器的FPGA设计 6 • DSP-4数字信号处理器 58 • 基于DSP Builder数字信号处理器的FPGA设计 53