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發(fā)布時間: 2024-07-21 10:16
最后更新: 2024-07-21 10:16
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 數(shù)字信號處理器 (DSP):Digital Signal Processor,用于高速實時信號處理(納秒級別)、超低功耗處理,下游應用包括電源模塊(OBC、逆變器)、電機控制、音頻信號處理、圖像信號處理等,應用十分廣泛。DSP用于快速的處理數(shù)字信號的加減乘除等運算。DSP的基本模塊包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、計算引擎、輸入輸出。

從TI產品手冊看,分類包括低功耗單核處理器、高性能多核 DSP和Arm SoC。從處理器位數(shù)看分為16位、32位和64位。從用途看,分為通用型DSP芯片和專用型的DSP芯片。

單核 DSP:主頻不高,追求低功耗的實時信號處理。

多核DSP:主頻高,追求高性能并行處理。

高可靠性 DSP:追求在惡劣環(huán)境和嚴苛應用中的穩(wěn)定性和可靠性,比如工業(yè)、汽車環(huán)境中。

DSP的芯片架構一般為哈佛架構或者ARM架構,近年來Risc-v架構也被用于DSP。DSP的架構和指令集是封閉的,非開源的,這也導致要做DSP芯片的話得從頭開發(fā)架構和指令集,門檻較高。DSP芯片廠商還需要自研EDA工具,如仿真器、燒錄器、編譯器等IDE工具,需要軟件和算法人才

DSP的世界巨頭TI。ADI和NXP也有部分產品。國產廠商有進芯、中科昊芯、轂梁微等。

DSP基本術語:

算法(Algorithms):用于解決問題或執(zhí)行操作的已定義程序。算法通過一系列指令存儲在DSP中。

模擬(Analog):模擬是指隨時間連續(xù)變化的電信號。模擬信號必須通過模數(shù)轉換器轉換為數(shù)字形式,以便 DSP 進行處理。

位(bit):數(shù)字詞可以分解為的最小單位。位數(shù)反映了字寬。字中的位數(shù)越多,該字可以表示的數(shù)字就越大。

周期(Cycle Time):完成指令的時間長度。

數(shù)字(Digital):數(shù)字描述了以兩種狀態(tài)生成、存儲和處理數(shù)據(jù)的電子技術:正數(shù)和非正數(shù)。正數(shù)用數(shù)字1表示,非正數(shù)用數(shù)字0表示。通過數(shù)字技術傳輸或存儲的數(shù)據(jù)被表示為一串0和1。這些狀態(tài)數(shù)字中的每一個都稱為一個位。

DMA(直接內存訪問,Direct Memory Accessing):DSP 的 I/O 處理器支持通過外部、主機、串行、SPI 和 UART 端口在 DSP 存儲器和外部存儲器、主機或外設之間進行數(shù)據(jù) DMA。每個 DMA 操作都會傳輸整個數(shù)據(jù)塊。

固定點(Fixed Point):DSP 用于操作和表示數(shù)字的方法,最適合不大于單個內部寄存器中可以保存的最大數(shù)字。寄存器的大小由它可以包含的位數(shù)決定。例如,32 位數(shù)字可以大于 16 位數(shù)字。

浮點(Floating Point):數(shù)字用尾數(shù)和指數(shù)表示的系統(tǒng)。例如,ax 2b,其中“a”是尾數(shù),b 是指數(shù)。此方法允許 DSP 處理非常小的數(shù)字或非常大的數(shù)字。浮點處理器以 IEEE 建立的標準格式表示數(shù)字。它是一種以32位表示的科學記數(shù)法。

哈佛架構(Harvard Architecture):DSP 使用具有獨立總線的存儲器架構來存儲程序和數(shù)據(jù)。兩條總線讓 DSP 獲取數(shù)據(jù)字和指令。

I/O:輸入輸出。用于在 DSP 和外設之間傳輸數(shù)據(jù)和控制信息的接口/設備。

I/O Processor:DSP 具有分布式 DMA 架構,每個支持 DMA 的外設均配有 DMA 控制器。大多數(shù)端口可以直接(非 DMA)訪問內部存儲器和 I/O 存儲器。術語“I/O 處理器”泛指 DMA 控制器、DMA 通道仲裁和外設到總線連接。

MIPS:每秒數(shù)百萬條指令,其中每條指令可以執(zhí)行多個操作。

MACs:每秒乘法累加

MOPS:每秒百萬次操作

MFLOPS:每秒百萬次浮點運算

Von Neumann Architecture:馮諾依曼架構,這是大多數(shù)(非 DSP)微處理器所使用的架構。該架構使用單個地址和數(shù)據(jù)總線進行內存訪問。

Word:一個數(shù)字符串表示數(shù)據(jù)值。DSP 中的字長通常為 16 位、24 位、32 位和 48 位、64位。

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