數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)

時(shí)間：2020-04-13作者：河南海豚音智能科技有限公司瀏覽：75

數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)
　數(shù)字信號(hào)處理器和諸如英特爾、奔騰或Power PC的通用處理器（GPPs）有很大的區(qū)別，這些區(qū)別產(chǎn)生于DSPs的結(jié)構(gòu)和指令是專門針對(duì)信號(hào)處理而設(shè)計(jì)和開發(fā)的，它具有以下特點(diǎn)。
　　·硬件乘法累加操作（MACs）
　　為了有效完成諸如信號(hào)濾波的乘法累加運(yùn)算，處理器必需進(jìn)行有效的乘法操作。GPPs起初并不是為繁重的乘法操作設(shè)計(jì)的，把DSPs同早期的GPPs區(qū)別開來(lái)的**個(gè)重大技術(shù)改進(jìn)就是添加了能夠進(jìn)行單周期乘法操作的專門硬件和明確的MAC指令。
　　·哈佛結(jié)構(gòu)
　　傳統(tǒng)的GPPs使用馮．諾曼存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)存儲(chǔ)空間通過(guò)兩條總線（一條地址總線和一條數(shù)據(jù)總線）連接到處理器內(nèi)核，這種結(jié)構(gòu)不能滿足MAC必須在一個(gè)指令周期中對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行四次訪門的要求。DSPs一般使用哈佛結(jié)構(gòu)，在哈佛結(jié)構(gòu)中，有兩個(gè)存儲(chǔ)空間：程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。處理器內(nèi)核通過(guò)兩套總線與這些存儲(chǔ)空間相連，允許對(duì)存儲(chǔ)器同時(shí)進(jìn)行兩訪問(wèn)，這種安排使處理器的帶寬加倍。在哈佛結(jié)構(gòu)中，有時(shí)通過(guò)增加*二個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和總線來(lái)實(shí)現(xiàn)較大的存儲(chǔ)帶寬。現(xiàn)代高性能GPPs通常具有兩個(gè)片上**高速緩沖存儲(chǔ)器棗一個(gè)存放數(shù)據(jù)，一個(gè)存放指令。從理論的角度上講，這種雙重片上高速緩存與總線連接等同于哈佛結(jié)構(gòu)，但是，GPPs使用控制邏輯來(lái)確定哪些數(shù)據(jù)和指令字駐留在片上高速緩存里，這個(gè)過(guò)程通常不為程序設(shè)計(jì)者所見(jiàn)，而在DSPs里，程序設(shè)計(jì)者能明確的控制哪些數(shù)據(jù)和指令被存儲(chǔ)在片上的存儲(chǔ)單元或緩存中。
　　·零消耗循環(huán)控制
　　DSP算法的共同特征：大部分處理時(shí)間花在執(zhí)行包含在相對(duì)小循環(huán)內(nèi)的少量指令上。因此，大部分DSP處理器具有零消耗循環(huán)控制的專門硬件。零消耗循環(huán)是指處理器不用花時(shí)間測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)器的值就能執(zhí)行一組指令的循環(huán)，硬件完成循環(huán)跳轉(zhuǎn)和循環(huán)計(jì)數(shù)器的衰減。有些DSPs還通過(guò)一條指令的**高速緩存實(shí)現(xiàn)高速的單指令循環(huán)。
　　·特殊尋址模式
　　DSPs經(jīng)常包含有專門的地址產(chǎn)生器，它能產(chǎn)生信號(hào)處理算法需要的特殊尋址，如循環(huán)尋址和位翻轉(zhuǎn)尋址。循環(huán)尋址對(duì)應(yīng)于流水FIR濾波算法，位翻轉(zhuǎn)尋址對(duì)應(yīng)于FFT算法。
　　·執(zhí)行時(shí)間的可預(yù)測(cè)性
　　大多數(shù)DSP應(yīng)用都具有硬性實(shí)時(shí)要求，在每種情況下所有處理工作都必須在*時(shí)間內(nèi)完成。這種實(shí)時(shí)限制要求程序設(shè)計(jì)者確定每個(gè)樣本究竟需要多少時(shí)間或者在較壞情況下至少用去多少時(shí)間。DSPs執(zhí)行程序的進(jìn)程對(duì)程序員來(lái)說(shuō)是透明的，因此很容易預(yù)測(cè)處理每項(xiàng)工作的執(zhí)行時(shí)間。但是，對(duì)于高性能GPPs來(lái)說(shuō)，由于大量**高速數(shù)據(jù)和程序緩存的使用，動(dòng)態(tài)分配程序，因此執(zhí)行時(shí)間的預(yù)測(cè)變得復(fù)雜和困難。


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