DSP(Digital Signal Processing)即數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，DSP芯片即指能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的芯片。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來(lái)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。

根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特點(diǎn)：(1) 在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。(2) 程序和數(shù)據(jù)空間分開(kāi)，可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)。(3) 片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問(wèn)。(4) 具有低開(kāi)銷(xiāo)或無(wú)開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持。(5) 快速的中斷處理和硬件I/O支持。(6) 具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器。(7) 可以并行執(zhí)行多個(gè)操作。(8) 支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對(duì)較弱些。

目前集成電路產(chǎn)業(yè)正處在高速發(fā)展階段，芯片的集成度和復(fù)雜度越來(lái)越高，DSP芯片作為當(dāng)前集成電路中使用最多的芯片越來(lái)越受關(guān)注。那么，你知道什么是DSP芯片嗎?分類(lèi)有哪些?具備什么特點(diǎn)?本文將具體介紹。

1.DSP芯片

DSP(Digital Signal Processor)芯片是指專(zhuān)門(mén)用于數(shù)字信號(hào)處理的一類(lèi)器件，憑借其優(yōu)異的運(yùn)算速度，廣泛應(yīng)用于高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理的系統(tǒng)中。DSP芯片被廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理、通信、語(yǔ)音、圖形/圖像、軍事、儀器儀表、自動(dòng)控制、醫(yī)療、家用 電器等。

2.DSP芯片分類(lèi)

DSP芯片可以按照不同方式進(jìn)行分類(lèi)：

(1)按基礎(chǔ)特性可以分為靜態(tài)DSP芯片和一致性DSP芯片;

(2)按數(shù)據(jù)格式可以分為定點(diǎn)DSP芯片和浮點(diǎn)DSP芯片;

(3)按用途可以分為通用型DSP芯片和專(zhuān)用型DSP芯片。

3.DSP芯片的特點(diǎn)

(1)DSP芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)基于改進(jìn)的哈佛架構(gòu)(Havard Structure)，在DSP問(wèn)世之前，傳統(tǒng)的處理器采用的是馮諾依曼架構(gòu)(Von Neumann)，即共用數(shù)據(jù)地址總線及存儲(chǔ)空間。而在哈佛結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)總線和地址總線相互獨(dú)立，分別訪問(wèn)其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，這種架構(gòu)最大的特點(diǎn)在于在某一時(shí)刻可同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)和程序分別尋址，極大提高了數(shù)據(jù)處理能力。在此基礎(chǔ)上，TI公司對(duì)哈佛架構(gòu)進(jìn)行了深度優(yōu)化改進(jìn)，使其DSP芯片中的數(shù)據(jù)總線和程序總線可實(shí)現(xiàn)部分交叉連接，這一優(yōu)化，可將數(shù)據(jù)存放至程序存儲(chǔ)器中，進(jìn)而可直接被算數(shù)運(yùn)算器尋址調(diào)用，擴(kuò)展了DSP 芯片的機(jī)動(dòng)性，同時(shí)，改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)可將程序置于高速Cache中，極大地節(jié)省了從程序存儲(chǔ)器加載程序所消耗的時(shí)間，有效提升了數(shù)字信號(hào)的處理速度。

(2)DSP芯片采用流水線技術(shù)。通常在一條指令執(zhí)行過(guò)程中，需要取址、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個(gè)動(dòng)作節(jié)拍分時(shí)進(jìn)行，而在DSP流水線中，各個(gè)指令節(jié)拍操作可在同一時(shí)刻重疊執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)多條指令并行執(zhí)行，協(xié)同操作，縮短指令執(zhí)行所占時(shí)間，極大提升了程序的運(yùn)算效率和數(shù)據(jù)的吞吐量。

(3)專(zhuān)用的硬件乘法器。在一般的微處理器上，算數(shù)邏輯單元(ALU)對(duì)兩個(gè)操作數(shù)只能完成加減法以及邏輯運(yùn)算等操作，而乘法和除法運(yùn)算只能通過(guò)加法累加或是移位操作來(lái)進(jìn)行，而數(shù)字信號(hào)運(yùn)算常常涉及到大量的乘法和累加計(jì)算，造成其運(yùn)算效率十分低下。對(duì)于DSP芯片來(lái)說(shuō)，其內(nèi)核中添加了專(zhuān)用于乘法操作的硬件乘法器，使之乘法運(yùn)算可在很短的指令周期內(nèi)完成。例如，TI公司出品的C6000系列DSP中，設(shè)計(jì)了兩個(gè)專(zhuān)用硬件乘法器，執(zhí)行16位數(shù)據(jù)相乘操作僅需兩個(gè)指令周期。

DSP芯片可以按照下列三種方式進(jìn)行分類(lèi)。

1.按基礎(chǔ)特性分

這是根據(jù)DSP芯片的工作時(shí)鐘和指令類(lèi)型來(lái)分類(lèi)的。如果在某時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)的任何時(shí)鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，除計(jì)算速度有變化外，沒(méi)有性能的下降，這類(lèi)DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。例如，日本OKI 電氣公司的DSP芯片、TI公司的TMS320C2XX系列芯片屬于這一類(lèi)。

如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應(yīng)的機(jī)器代碼機(jī)管腳結(jié)構(gòu)相互兼容，則這類(lèi)DSP芯片稱為一致性DSP芯片。例如，美國(guó)TI公司的TMS320C54X就屬于這一類(lèi)。

2.按數(shù)據(jù)格式分

這是根據(jù)DSP芯片工作的數(shù)據(jù)格式來(lái)分類(lèi)的。數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的DSP芯片稱為定點(diǎn)DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮點(diǎn)格式工作的稱為浮點(diǎn)DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。

不同浮點(diǎn)DSP芯片所采用的浮點(diǎn)格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點(diǎn)格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片則采用IEEE的標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。

3.按用途分

按照DSP的用途來(lái)分，可分為通用型DSP芯片和專(zhuān)用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應(yīng)用，如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專(zhuān)用DSP芯片是為特定的DSP運(yùn)算而設(shè)計(jì)的，更適合特殊的運(yùn)算，如數(shù)字濾波、卷積和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就屬于專(zhuān)用型DSP芯片。