數(shù)字信號(hào)處理器

目錄
·數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)
·數(shù)字信號(hào)的處理
·歷史




數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor, 簡(jiǎn)寫 DSP）是一種專用于（通常為?時(shí)的）數(shù)字信號(hào)處理的微處理器。




數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)


分開的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（哈佛結(jié)構(gòu)）。
用于單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）作業(yè)的特殊指令集。
可進(jìn)行并行處理，但不支援多任務(wù)。
用于宿主環(huán)境時(shí)可作為直接存儲(chǔ)器訪問（DMA ）設(shè)備運(yùn)作.
從模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）獲得數(shù)據(jù)，最終輸出的是由數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)。




數(shù)字信號(hào)的處理

數(shù)字信號(hào)的處理可由通用微處理器完成�？赡艿膬�(yōu)化為：

數(shù)據(jù)運(yùn)算指令

使用飽和算法，在這種方式中，會(huì)產(chǎn)生溢出的運(yùn)算將累積至寄存器可容納的最大（或最�。┲�，而不是按環(huán)繞方式（環(huán)繞方式是很多通用CPU采取的方式。在環(huán)繞方式中，寄存器的數(shù)值到達(dá)最大值后再加一則會(huì)繞回到最小值；而使用飽和算法時(shí)則不會(huì)發(fā)生這種環(huán)繞，運(yùn)算結(jié)果仍將保持為最大值）。有些情況下可使用不同的粘滯位運(yùn)算模式。
使用乘積累加（MAC）運(yùn)算，這會(huì)提高各種矩陣運(yùn)算的效率（例如卷積運(yùn)算、點(diǎn)積運(yùn)算、乃至矩陣多項(xiàng)式的求值運(yùn)算；參看Horner scheme和積和熔加運(yùn)算）。由于在許多DSP中都必然地使用了單周期的MAC部件，因此也自然沿襲了下面所述的許多性質(zhì)（尤其是哈佛結(jié)構(gòu)和指令流水線（Instruction Streamline））。
在使用同余尋址方式操作循環(huán)緩沖器、以及在使用逆位序?qū)ぶ纺Ｊ教幚砜焖俑盗⑷~變換交叉參照時(shí)，都可使用專門的指令實(shí)現(xiàn)。


程序流程

使用深層流水線技術(shù)，這種情況下，因錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)產(chǎn)生的跳轉(zhuǎn)會(huì)造成更大的（效率）成本。
使用通過動(dòng)態(tài)表或硬編碼的零開銷循環(huán)實(shí)現(xiàn)的分支預(yù)測(cè)。為減少執(zhí)行高頻度的內(nèi)層循環(huán)時(shí)跳轉(zhuǎn)造成的（效率）影響，有些處理器提供了這個(gè)特性。該技術(shù)包括兩種類型的操作：?jiǎn)沃噶畹闹貜?fù)操作和多指令的循環(huán)操作。
預(yù)取指令使用指令流水線方式。
流水線作業(yè)方式可減少總體的處理時(shí)間，增加系統(tǒng)的產(chǎn)出效率。
流水線可以分為若干層級(jí)。



歷史

1978年，Intel 發(fā)布了一種“模擬信號(hào)處理器”——2920處理器。它包含一組帶有一個(gè)內(nèi)部信號(hào)處理器的片上ADC/DAC，但由于它不含硬件乘法器，因此在市場(chǎng)上銷售并不成功. 1979年，AMI 發(fā)布了 S2811處理器，它被設(shè)計(jì)成微處理器的周邊裝置，必須由主處理器初始化后才能工作。 S2811 在市場(chǎng)上也不成功.
1979年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了第一款單芯片 DSP，即 Mac 4 型微處理器。繼而于1980年的IEEE國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上出現(xiàn)了第一批獨(dú)立、完整的DSP，它們是NEC的μPD7720處理器和AT&T的DSP1處理器。這兩種處理器都是在公共交換電話網(wǎng)（PSTN）的遠(yuǎn)程通信研究中受到了啟發(fā)而產(chǎn)生的。
還有一種早期的DSP，Altamira DX-1，它使用一組帶有延遲轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)機(jī)制的四整數(shù)組流水線。
事實(shí)證明，1983年得克薩斯儀器公司生產(chǎn)的的第一款DSP，TMS32010，是一個(gè)更大的成功，時(shí)至今日德州儀器已成為通用DSP市場(chǎng)的龍頭老大。另一款成功的設(shè)計(jì)是摩托羅拉的56000。
通用CPU中有些技術(shù)是受到帶有擴(kuò)展模塊的DSP的影響而出現(xiàn)的，例如Intel的IA-32架構(gòu)指令集（ISA）中的MMX擴(kuò)展。
大部分DSP使用的是定點(diǎn)算法，這是因?yàn)樵谛盘?hào)處理的一般實(shí)際應(yīng)用中不需要使用浮點(diǎn)運(yùn)算比定點(diǎn)運(yùn)算多提供的那部分額外的精度范圍，而使用定點(diǎn)算法犧牲了不需要的精度，卻大大提高了速度。另一方面，浮點(diǎn)DSP則常用在科學(xué)計(jì)算和某些需要高精度的應(yīng)用中。

• 通信詞典解釋