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<title>CTerm非常精華下載</title>
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<tr>
<td width="68%" background="DDl_back2.jpg" height="44"><big><big><font face="黑體"><p align="center"> DSP開發技術 (BM: chaosboy wbs) </font></big></big></td></tr>
<tr>
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</tr>
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<hr><p align="left"><small>發信人: chaosboy (大夢方醒), 信區: DSPTech <br>
標 題: DSP芯片介紹(轉載) <br>
發信站: BBS 水木清華站 (Mon Jun 3 09:36:09 2002) <br>
<br>
DSP芯片介紹 <br>
DSP芯片，也稱數字信號處理器，由于采用特殊的軟硬件結構，是一種特別適合于進行數 <br>
字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。根 <br>
據數字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下一些主要特征[2]： <br>
在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法； <br>
程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據； <br>
片內的快速RAM通常可以通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問； <br>
具有低開銷或無開銷的循環和跳轉硬件支持； <br>
具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器； <br>
可以并行執行多個操作； <br>
支持流水線操作，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。 <br>
以下是目前常用的DSP芯片的主要性能指標列表[6]： <br>
<br>
另外，TI公司在原來已被人們熟知的TMS320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5 <br>
X、TMS320C8X的基礎上發展了三種新的DSP系列，它們是：TMS320C2000、TMS320C5000、 <br>
TMS320C6000系列，成為當前和未來相當長時期內TI DSP的主流產品。其中，TMS320C60 <br>
00系列的速度已超過1G flops。 <br>
<br>
1.1、DSP芯片的基本結構 <br>
為了快速地實現數字信號處理運算，DSP芯片一般都采用特殊的軟硬件結構。我們以TMX <br>
320C3x系列芯片為例介紹DSP芯片的基本結構。TMX320C3x系列芯片的基本結構包括[2]： <br>
（1）哈佛結構；（2）流水線操作；（3）專用的硬件乘法器；（4）特殊的DSP指令。這 <br>
些特點使得TMX320C3x系列芯片可以實現快速的DSP運算，并使大部分DSP操作指令在一個 <br>
周期內完成。下面分別介紹這些特點如何在TSM320C3x系列DSP芯片中應用并使得芯片的 <br>
功能的到加強。 <br>
哈佛結構 <br>
傳統的微處理器采用的馮·諾依曼（Von Neuman）結構將指令和數據存放在同一存儲空 <br>
間中，統一編址，指令和數據通過同一總線訪問同一地址空間上的存儲器[5]。而DSP芯 <br>
片采用的哈佛結構則是不同于馮·諾依曼結構的一種并行體系結構，其主要特點是程序 <br>
和數據存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數據存儲器是兩個相互獨立的存儲器 <br>
，每個存儲器獨立編制、獨立訪問。與之相對應的是系統中設置的兩條總線棗程序總線 <br>
和數據總線，從而使數據的吞吐率提高了一倍。 <br>
在 哈佛結構中，由于程序和數據存儲器在兩個分開的空間里，因此取指和執行能完全重 <br>
疊運行。為了進一步提高運行速度和靈活性，TMS320C3x DSP芯片在基本哈佛結構的基礎 <br>
上作了改進，一是允許數據存放在程序存儲器中，并能被算術運算指令直接使用，增強 <br>
芯片的靈活性；二是增加了高速緩沖器（Cache），Cache中的指令在執行時不用再從存 <br>
儲器中讀取，節約了一個指令周期，在TMS320C3x系列芯片中有64個字的Cache。高速緩 <br>
沖器（Cache）的作用和算法請參看參考文獻[5]P172~201，這里不予詳述。 <br>
流水線 <br>
DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執行時間，增強處理器的處理能力。TMS320C3x采用 <br>
四級流水線，處理器可并行處理四條指令。TMS320C3x流水線結構的五個單元和它們的功 <br>
能如下表： <br>
表2、TMS320C3x流水線結構單元 <br>
單元名稱 <br>
功能 <br>
取指單元（Fetch Unit） <br>
從存儲器中取指令和調整程序計數器（PC） <br>
譯碼單元（Decode Unit） <br>
對指令字譯碼和產生地址 <br>
讀單元（Read Unit） <br>
從存儲器中讀操作數 <br>
執行單元（Execute Unit） <br>
從寄存器組中讀操作數，執行所需的操作，將結果寫入寄存器組中或存儲器中 <br>
DMA通道（DMA Channel） <br>
讀和寫存儲器 <br>
基本指令分為四級：取指、譯碼、讀和執行。當處理器并行處理四條指令使，各條指令 <br>
處于流水線的不同單元。在不發生流水線沖突的情況下，具有流水線結構的處理器的長 <br>
時間執行效率接近于沒有流水線結構的處理器的四倍。流水線沖突和解決請參見參考文 <br>
獻{3}10-2到10-14；流水線的具體實現和算法請參見參考文獻[5]P276 ~ 320 。一般來 <br>
說，流水線對用戶是透明的。 <br>
專用的硬件乘法器 <br>
在通用微處理器中算法指令需要多個指令周期，如MCS-51的乘法指令需4個周期。相比而 <br>
言，DSP芯片的特征就是有一個專用的硬件乘法器，乘法可以在一個指令周期內完成，還 <br>
可以與加法并行進行，完成一個乘法和一個加法只需一個指令周期。例如，在一般形式 <br>
的FIR濾波器中，乘法是重用組成部分，對每個濾波器抽頭，必須做一次乘法和一次加法 <br>
： <br>
<br>
FIR： LDF 0.0,R0 ;R0初始化 <br>
LDF 0.0,R1 ;R2初始化 <br>
RPTS N-1 ;建立重復 <br>
MPYF3 *AR0++,*AR1++(1)%,R0 ;R0=h(N-1-i)*x[n-(N-1-i)] <br>
|| ADDF3 R0,R2,R2 ;乘/累加 <br>
ADDF3 R0,R2,R0 ;加最后一個乘積 <br>
<br>
程序說明: <br>
調用上述程序時,首先要初始化AR0、AR1、BK三個寄存器。其中AR0指向h(N-1)，AR1指向 <br>
x[n-(N-1)]，BK=N，N為濾波器的階數； <br>
濾波的結果放在寄存器R0中。 <br>
可見，高速的乘法指令和并行操作大大提高DSP處理器的性能。 <br>
特殊的DSP指令 <br>
DSP芯片的另一個特點是采用特殊的指令，這些特殊指令進一不提高了DSP芯片的處理能 <br>
力。TMS320C3x主要有三類特殊指令：重復方式、延遲轉移和并行指令。 <br>
（1）重復方式允許實現過零循環。TMS320C3x有兩條支持過零循環的指令：RPTB（重復 <br>
一個程序模塊）和RPTS（重復單條指令，僅通過一次取指來減輕總線擁擠）它們都是四 <br>
周期指令，僅在第一次通過程序循環回路是產生四個周期的管理開銷，以后所有通過循 <br>
環回路的管理開銷是零周期。當在重復方式中調整程序計數器時，三個寄存器與程序計 <br>
數器的調整相聯系，下表對這些寄存器進行了描述： <br>
表3、重復方式寄存器 <br>
寄存器 <br>
功能 <br>
RS <br>
重復起始地址寄存器，持有重復程序模塊的第一條指令的地址 <br>
RE <br>
重復結束地址寄存器，持有重復程序模塊的最后一條指令的地址 <br>
RC <br>
重復結束計數寄存器，記錄的數值為模塊重復次數減1 <br>
RS在重復操作的下一條指令地址，RE在單指令重復操作中與RE相同。值得注意的是單指 <br>
令循環執行過程不被中斷打斷。以下提供兩個小程序模塊，說明重復操作的使用： <br>
LDI 9H，RC ;重復10次 <br>
RPTB RPT_END ;RPT_END->RE,PC+1->RS <br>
RPT_START ... <br>
... <br>
RPT_END ... <br>
<br>
FPTS 9H ;重復10次,PC+1->RS,RE <br>
... <br>
（2）TMS320C3x的轉移能力主要包括標準轉移和延遲轉移。標準轉移在執行轉移之前是 <br>
流水線變空，這導致標準轉移的執行占據四個指令周期。而延遲轉移則不使流水線變空 <br>
，它保證隨后的三條指令在程序計數器被轉移修改前執行，而此時延遲指令懸空，并且 <br>
禁止中斷，執行完畢這三條指令。這樣，延遲轉移僅需一個周期。TMS320C3x的延遲轉移 <br>
是BcondD、BRD和DbcondD。 <br>
（3）由于擁有專門的硬件乘法器、多個獨立的地址產生器和相互獨立的程序、數據總線 <br>
。TMS320C3x具有多條不同方面的并行指令。這些并行操作指令組有高度并行操作能力， <br>
具有如下功能： <br>
·寄存器并行裝入 <br>
·并行算術運算 <br>
·并行算術/邏輯運算和存儲運算 <br>
使用并行指令時要注意必須滿足這些指令操作數的尋址要求。附錄中列出了TMS320C3x的 <br>
并行指令集。 <br>
（4）值得一提的還有TMS320C3x提供的在片直接存儲器尋址（DMA）控制器。DMA控制器 <br>
能夠在沒有CPU干預下執行輸入輸出功能，從而減少CPU對執行輸入輸出功能的需要。 <br>
<br>
1.2、DSP芯片的應用 <br>
現代數字信號處理器是執行高速數字信號處理的IC電路、它恰好適應多媒體信息化社會 <br>
需求，迅速發展壯大。如今，世界電子器件市上，各種各樣的DSP器件已相當豐富，大大 <br>
小小封裝形式的DSP器件，已廣泛應用于各種產品的生產領域，而且DSP的應用領域仍在 <br>
不斷地擴大，發展迅速異常。DSP的應用主要有： <br>
信號處理； <br>
通信，如調制解調器、數據加密、數據壓縮、擴頻通信、糾錯編碼、可視電話等； <br>
語音，如語音編碼，語音識別、語音合成等； <br>
圖形/圖象，如三維圖象處理、圖象壓縮與傳輸、動畫、機器人視覺等； <br>
軍事，如雷達處理、聲納處理、導航、導彈制導等； <br>
自動控制，如引擎控制、聲控、磁盤控制等； <br>
家用電器，汽車電子系統及其它應用領域。 <br>
應用DSP的領域可以說是不勝枚舉，電視會議系統里，也大量應用DSP器件。視聽機器里 <br>
也都應用DSP。隨著科學技術的發展，將會出現許許多多的DSP新應用領域。 <br>
<br>
-- <br>
<br>
※ 來源:·BBS 水木清華站 smth.edu.cn·[FROM: 166.111.53.22] <br>
</small><hr>
<p align="center">[<a href="DSP開發技術.htm">回到開始</a>][<a href="35.htm">上一層</a>][<a href="60.htm">下一篇</a>]
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