DSP处理器与通用处理器的比较

DSP处理器与通用处理器的比较

1 对密布的乘法运算的支撑

8 开发东西的要求
因为DSP运用要求高度优化的代码，大多数DSP厂商都供给一些开发东西，以协助程序员完结其优化作业。例如，大多数厂商都供给处理器的仿真东西，以准确地仿真每个指令周期内处理器的活动。不管关于确保实时操作仍是代码的优化，这些都是很有用的东西。
GPP厂商一般并不供给这样的东西，首要是因为GPP程序员一般并不需求具体到这一层的信息。GPP缺少准确到指令周期的仿真东西，是DSP运用开发者所面对的的大问题：因为简直不或许猜测高功用GPP关于给定使命所需求的周期数，然后无法阐明怎么去改进代码的功用。

微处理器（Microprocessor）的分类

MCU DSP
等级低 高级 等级低 高级
指令周期(ns) 600 40 50 5
乘加时刻(ns) 1900 80 50 5
US$/MIPS 1.5 0.5 0.15 0.1

飞速开展的数字信号处理器
　　因为超大规模集成电路技能的迅猛开展，曩昔二十年中，数字信号处理技能，即DSP(Digital Signal Processor)技能也得到了日新月异的开展，这种开展趋势在往后十年内仍将坚持下去。据国际半导体交易核算安排发布的核算与猜测陈述，2001～2006年可编程DSP商场的预期增长率为27.2%。预期2006年DSP商场将到达141.9亿美元，且增长率是逐年递加的，2005年的增长率预期为34%。到2010年，DSP芯片的集成度将会进步11倍，单个芯片大将会集成5亿只晶体管。现在DSP的生产工艺正在由0.35μm转向0.25μm、0.18μm、0.13μm，到2005年或许到达0.075μm。
　　 集成度的进步使得硅片的面积进一步缩小，然后导致DSP芯片本钱下降，价格下降。价格下降促进需求的上升和运用范畴的扩展。DSP已从军用转向民用，在核算机、通讯、消费类电子产品方面即所谓3C范畴得到了广泛的运用。DSP在通讯范畴运用最多，占72%，核算机占3%，消费类、办公主动化各占2%，从趋势上看，工业（特别是变频电机操控）中的运用，以及消费类产品中运用的比例会有所上升。
　　在通讯范畴，DSP产品涵盖了从3G无线基站到无线局域网的广泛运用，数字化电视也离不开DSP。DSP在言语处理中的运用也是尽人皆知的，包含言语的紧缩与解压，言语的组成，言语的辨认等。
　　核算机的硬盘驱动器在运用DSP技能今后可大大进步存取速度，进步容量和缩小体积，以致于往后有或许用于掌上电脑。在PC机中，DSP可加快图形处理功用。今后的PC机，或许每台PC中含有不只一颗DSP芯片。在核算机外设中，激光打印机、扫描仪、光盘机等需求很多数据传输的设备，都有或许用到DSP技能。
　　DSP技能开展的另一趋势是速度更快，功耗更低，DSP片外的速度能到达几十兆赫现已近于极限，为了下降体系的噪声，进步体系抗干扰才能，片外时钟有进一步下降的趋势，即外部运用几兆赫的振荡器就够了，而片内则用压控振荡器加锁相环的技能，把片内时钟速度进步到100MHz、200MHz甚至更高，会有更多的DSP片内时钟到达1GHz。预期到2010年，同类水平的DSP的功耗将降到本来的1/3。
DSP与CPU
　　假如用一般核算机中的CPU来处理算法，做乘法和加法都要调用相应的乘法、加法函数，假如是浮点数运算，一般CPU需求将浮点运算交给协处理处理，尽管协处理器的浮点运算速度或许很快，但加上CPU将输入参数传出，再将运算成果取回的时刻，会显得速度很慢；做循环时，要有循环变量，每次循环变量加1后再判别是否现已循环了n次，这一进程是比较慢的。
　　而DSP则在硬件规划上针对这类核算采纳了一些共同的规划，以求最快的运算速度，以致于趋于模仿电路的延迟时刻。
　　DSP能在一个时钟周期内完结乘法和加法运算，并能并行地一起将下面运算要用到的两个参数传入相应的运算用寄存器。在乘法及乘加指令的履行办法上，DSP的小数乘法在算法上分定点算法DSP与浮点算法DSP。在定点类DSP中，小数点的方位是固定的，不管定点的DSP仍是浮点的DSP，乘法器都是用硬件逻辑完结的，乘法能够在一个指令周期内完结。
　　在循环方面，DSP有比如重复n次（Repeat n），或循环n次（DO Loop n）等指令，使DSP能敏捷完结n次循环，而不用每次都查看是不是现已循环n次了。这便是DSP在做数字信号处理方面的优势与独到之处。也是DSP差异于CPU的当地。
　　DSP与CPU在结构方面的另一差异是，DSP往往选用哈佛结构，而传统的CPU多为冯.诺曼结构（Von Neuman）。冯.诺曼结构指的是将程序与数据共同编址，不差异存储器的程序空间和数据空间。而哈佛结构指将程序空间与数据空间分隔编址，这样在DSP处理数据空间运算与数据传输的一起能够并行地从程序空间读取下一条指令。选用哈佛结构，将程序空间与数据空间分隔编址的优点是速度快，读程序和读写数据能够一起进行。
　　DSP在内核规划方面还有一个特色是选用多重流水线结构，流水线结构的层次深度能够从3级到6级。程序的履行进程大致可分为读指令、指令译码、指令履行等几个阶段。DSP在第一个时钟周期内读第一条指令，在第二个周期译码第一条指令一起在第二个周期内读入第二条指令，在第三个时钟周期内履行第一条指令，译码第二条指令，一起读入第三条指令，这样尽管履行一条指令仍需求三个周期，可是因为并行的流水线处理，看起来如同每条指令都是在一个周期内完结的，这便是流水线结构。
DSP的特色
DSP在体系结构上与通用微处理器有很大的差异。下面是几个要害的不同点：
单周期指令：大多数DSP都具有流水结构，它能够在一个时钟周期内履行一条句子。
快速乘法器：信号处理算法往往很多用到乘加（multiply-accumulate，MAC）运算。DSP有专用的硬件乘法器，它能够在一个时钟周期内完结MAC运算。硬件乘法器占用了DSP芯片面积的很大一部分。（与之相反，通用微处理器选用一种较慢的、迭代的乘法技能，它能够在多个时钟周期内完结一次乘法运算，可是占用了较少了硅片资源）。
多总线：DSP有分隔的代码和数据总线（一般用术语“哈佛结构”表明），这样在同一个时钟周期内能够进行屡次存储器拜访——这是因为数据总线也往往有好几组。有了这种体系结构，DSP就能够在单个时钟周期内取出一条指令和一个或许两个（或许更多）的操作数。
地址发生器：DSP有专用的硬件地址发生单元，这样它能够支撑许多信号处理算法所要求的特定数据地址形式。这包含前（后）增（减）、环状数据缓冲的模地址以及FFT的比特倒置地址。地址发生器单元与主ALU和乘法器并行作业，这就进一步添加了DSP能够在一个时钟周期内能够完结的作业量。
硬件辅佐循环：信号处理算法常常需求履行严密的指令循环。对硬件辅佐循环的支撑，能够让DSP高效的循环履行代码块而无需让流水线停转或许让软件来测验循环停止条件。
数据格局：除了规范的整数型格局外，DSP一般支撑定点和（或）浮点数。对数据格局和精度的挑选取决于运用程序所需，例如：
16位定点DSP能够满意语音信号处理和操控所需
24位和32位定点DSP能够满意高质量音频信号处理所需
32位浮点DSP能够满意图形和图画处理所需
DSP的特色：
DSP处理器选用哈佛结构和改进的哈佛结构。
哈佛结构便是将程序代码和数据的存储空间分隔,各有自己的地址和数据总线。之所以选用哈佛结构，是为了并行进行指令和数据处理,然后能够大大地进步运算的速度。为了进一步进步信号处理的功率,在哈佛结构的基础上，又加以改进。使得程序代码和数据存储空间之间能够进行数据的传输,称为改进的哈佛结构。
选用流水技能。
流水技能是将各指令的各个过程堆叠起来履行。DSP处理器所选用的将程序存储空和数据存储空间的地址与数据总线分隔的哈佛结构，为选用流水技能供给了很大的便利。
为了进步DSP处理器的运算速度,它们无例外地设置了硬件乘法器，以及MAC(乘而且累加)一类的指令。
DSP处理器都为DMA独自设置了彻底独立的总线和操控器，这是和通用的CPU很不相同，其意图是在进行数据传输是彻底不影响CPU及其相关总线的作业。
在DSP处理器中，设置了专门的数据地址发生器来发生所需的数据地址。数据地址的发生与CPU的作业是并行的，然后节约CPU的时刻，进步信号的处理速度。
DSP处理器为了本身作业的需求和外部环境的和谐作业。往往都设置了丰厚的外设。如时钟发生器。定时器等。
定点DSP处理器和浮点DSP处理器。定点DSP中常常要考虑溢出问题，在浮点DSP根本上能够不考虑。与定点DSP处理器比较，浮点DSP处理器的速度更快，尤其是作浮点运算。在实时性要求很到的场合。往往考虑浮点DSP处理器。而浮点DSP处理器的价格比较高，开发难度更大。

为什么CCS需求装置Driver？
CCS是敞开的软件渠道，它能够支撑不同的硬件接口，因而不同的硬件接口有必要经过规范的Driver同CCS衔接。
Driver装置的常见问题？
请仔细阅览“装置手册”和Driver盘中的Readme。 1)关于SEED-XDS，装置Readme中的过程，将I/O口设为240/280/320/340。 2)关于SEED-XDSPP，装置Readme中的过程，将I/O口设为378或278。3)关于SEED-XDSUSB，有必要衔接方针板，装置Readme中的过程，将I/O口设为A，USB衔接后，主机将主动激活相应的Driver。 4)关于SEED-XDSPCI，装置Readme中的过程，将I/O口设为240，PCI接口板刺进主机后，主机将主动激活相应的Driver。 5)关于Simulator，需求挑选不同的CFG文件，以模仿不同的DSP。 6)关于C5402 DSK，将I/O口设为请仔细阅览“装置手册”和Driver盘中的Readme。 1)关于SEED-XDS，装置Readme中的过程，将I/O口设为240/280/320/340。 2)关于SEED-XDSPP，装置Readme中的过程，将I/O口设为378或278。留意主机BIOS中并口的型式有必要同xds510pp.ini中共同。 3)关于SEED-XDSUSB，有必要衔接方针板，装置Readme中的过程，将I/O口设为240/280/320/340，USB衔接后，主机将主动激活相应的Driver。 4)关于SEED-XDSPCI，装置Readme中的过程，将I/O口设为240/280/320/340，PCI接口板刺进主机后，主机将主动激活相应的Driver。 5)关于Simulator，需求挑选不同的CFG文件，以模仿不同的DSP。 6)关于C5402 DSK，将I/O口设为378或278。 7)关于C6211/6711 DSK，将I/O口设为378或278。 8)关于C6201/C6701 EVM，将I/O口设为0。

Link的cmd文件的效果是什么？
Link的cmd文件用于DSP代码的定位。因为DSP的编译器的编译成果是未定位的，DSP没有操作体系来定位履行代码，每个客户规划的DSP体系的装备也不尽相同，因而需求用户自己界说代码的装置方位。以C5000为例，根本格局为：
-o sample.out
-m sample.map
-stack 100
sample.obj meminit.obj
-l rts.lib
MEMORY {
PAGE 0: VECT: origin = 0xff80, length 0x80
PAGE 0: PROG: origin = 0x2000, length 0x400
PAGE 1: DATA: origin = 0x800, length 0x400
}
SECTIONS {
.vectors : {} >PROG PAGE 0
.text : {} >PROG PAGE 0
.data : {} >PROG PAGE 0
.cinit : {} >PROG PAGE 0
.bss : {} >DATA PAGE 1
}
怎么将OUT文件转换为16进制的文件格局？
DSP的开发软件集成了一个程序，能够从履行文件OUT转换到编程器能够承受的格局，使得编程器能够用次文件烧写EPROM或Flash。关于C2000的程序为DSPHEX；关于C3x程序为HEX30；关于C54x程序为HEX500；关于C55x程序为HEX55；关于C6x程序为Hex6x。以C32为例，根本格局为：
sample.out
-x
-memwidth 8
-bootorg 900000h
-iostrb 0h
-strb0 03f0000h
-strb1 01f0000h
-o sample.hex
ROMS {
EPROM: org = 0x900000,len=0x02000,romwidth=8
}
SECTIONS {
.text: paddr=”boot”
.data: paddr=”boot”
}