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數位訊號處理器
鎖定
數位訊號處理器(digital signal processor,DSP)是一種專用於(通常為實時的)數字信號處理的微處理器。
- 中文名
- 數位訊號處理器
- 外文名
- digital signal processor
數位訊號處理器特點
數位訊號處理器數據處理
數位訊號處理器數據運算指令
- 使用飽和算法,在這種方式中,會產生溢出的運算將累積至寄存器可容納的最大(或最小)值,而不是按環繞方式(環繞方式是很多通用CPU採取的方式。在環繞方式中,寄存器的數值到達最大值後再加一則會繞回到最小值;而使用飽和算法時則不會發生這種環繞,運算結果仍將保持為最大值)。有些情況下可使用不同的粘滯位運算模式。
數位訊號處理器程序流程
- 使用深層流水線技術,這種情況下,因錯誤的預測產生的跳轉會造成更大的(效率)成本。
- 使用通過動態表或硬編碼的零開銷循環實現的分支預測。為減少運行高頻度的內層循環時跳轉造成的(效率)影響,有些處理器提供了這個特性。該技術包括兩種類型的操作:單指令的重複操作和多指令的循環操作。
- 預取指令使用指令流水線方式。
- 流水線作業方式可減少總體的處理時間,增加系統的產出效率。
數位訊號處理器歷史
1978年,Intel發佈了一種“模擬信號處理器”——2920處理器。它包含一組帶有一個內部信號處理器的片上ADC/DAC,但由於它不含硬件乘法器,因此在市場上銷售並不成功. 1979年,AMI發佈了S2811處理器,它被設計成微處理器的周邊設備,必須由主處理器初始化後才能工作。S2811在市場上也不成功。
1979年,貝爾實驗室發表了第一款單芯片DSP,即Mac 4型微處理器。繼而於1980年的IEEE國際固態電路會議上出現了第一批獨立、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的遠程通信研究中受到了啓發而產生的。
還有一種早期的DSP,Altamira DX-1,它使用一組帶有延遲轉移和轉移預測機制的四整數組流水線。
事實證明,1983年德克薩斯儀器公司生產的第一款DSP,TMS32010,是一個更大的成功,時至今日德州儀器已成為通用DSP市場的龍頭,並提供有HPI(Host-Post Interface),由外部CPU直接訪問。另一款成功的設計是摩托羅拉的56000。
大部分DSP使用的是定點算法,這是因為在信號處理的一般實際應用中不需要使用浮點運算比定點運算多提供的那部分額外的精度範圍,而使用定點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DSP則常用在科學計算和某些需要高精度的應用中。
DSP芯片通常採用專用集成電路設計,然而亦可使用現場可編程門數組(FPGA)芯片來實現DSP的功能,FPGA的I/O帶寬比DSP帶寬大十多倍。
- 參考資料
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- 1. Dyer, S. A.; Harms, B. K. (1993). "Digital Signal Processing". In Yovits, M. C. Advances in Computers. 37. Academic Press. pp. 104–107. doi:10.1016/S0065-2458(08)60403-9. ISBN 9780120121373.
- 2. Liptak, B. G. (2006). Process Control and Optimization. Instrument Engineers' Handbook. 2 (4th ed.). CRC Press. pp. 11–12. ISBN 9780849310812.
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