自1982年美国TI公司推出第一个DSP芯片TMS32010以来，DSP芯片有了很大的发展。DSP芯片不仅在运算速率上有了很大的提高，而且在通用性和灵巧性方面了极大地改进。此外，DSP芯片的本钱、体积、重量和功耗也都有了很大程度的低落。本文阐述了DSP芯片的发展、构造和特点，并先容了一个基于DSP芯片的图像系统。
1.DSP芯片发展随着DSP芯片运用领域的不断扩大，DSP芯片已形成低、中、高三个档次：低端产品实行速率一样平常为20~50MIPS，能坚持适量存储和功耗，供应了较好的性能价格比，适用于仪器仪表和精密掌握等;中端产品实行速率一样平常为100 ~150MIPS，构造较为繁芜，具有较高的处理速率和低的功耗，适用于无线电信设备和高速解调器等;高端产品实行速率一样平常为1O00MIPS 以上，处理速率很高，产品构造多样化，适用于图像技能和智能通信基站等。
对付种类繁多的DSP芯片，一样平常可按其事情的数据格式将其分为两大类定点DSP芯片和浮点DSP芯片。定点DSP品种最多，处理速率为20 ~240OMIPS;浮点DSP处理速率为40M ~ 1GFLOPS。
图1 DSP芯片
2.DSP芯片构造DSP芯片是专为高速旗子暗记处理而设计的，由于采取了不同于普通单片机的体系构造，因而具有一些显著的特点。
2.1哈佛构造
传统的冯诺伊曼( Von-Neumann)构造由于具有单一公用的数据和指令总线，因此在高速运算时，每每在传输通道上会涌现瓶颈效应。DSP芯片内部一样平常采取哈佛(Harvard)构造，片内至少有四套总线：程序的数据总线与地址总线，数据的数据总线与地址总线。这种分离的程序总线和数据总线，可许可在一个机器周期内同时获取指令字(来自程序存储器)和操作数(来自数据存储器)，从而提高了实行速率。
2.2硬件乘法器
数字旗子暗记处理中最主要的一个基本运算是乘法累加运算，也是最紧张和最耗时的运算，因此单周期的硬件乘法器是 DSP芯片实现快速运算的担保。当代高性能的DSP芯片乃至具有两个以上的硬件乘法器用以提高运算速率。数据宽度也从16位增加到32位。
2.3多个并行处理单元
DSP内部一样平常都集成了多个处理单元，如硬件乘法器(MUL)、累加器(ACC)、算术逻辑单元(ALU)、赞助算术单元(ARAU)以及 DMA掌握器等。它们都可以并行地在同一个周期内实行不同的任务，例如赞助算术单元能为下一次的运举措看成好准备，适宜于完成连续的乘加运算。芯片内部还包括有其他总线，如 DMA总线等，可实现数据的后台传输而险些不影响主 CPU的性能的有FFT的位反转寻址，语音的A律、p律算法等。
为了提高并行处理能力，当代DSP芯片常日采取单指令多数据流构造(SIMD)、超长指令字构造(VLIW)、超标量体系构造、多DSP核体系构造和DSP/MCU稠浊构造，这些并行处理机制大大提高了DSP芯片的性能。
2.4流水线技能
DSP芯片的哈佛构造为流水线技能供应了方便。由于采取流水线技能，DSP芯片可以单周期完成乘沃累加运算，大大提高了运算速率。而DSP芯片的指令基本上都是单周期指令，因此单周期指令实行韶光可以作为衡量DSP芯片性能的一个紧张指标。
2.5片上存储器
外部存储器一样平常不能适应高性能DSP核的处理速率，因此在片上设置较大的程序/数据存储器以减少对外部存储器中程序/数据的访问次数，充分发挥DSP核的高性能。目前高性能DSP芯片上的可配置程度/数据RAM高达7MB。采取大的电影存储器可以减少外部存储器接口的引脚，乃至省略外部存储器接口，而且也减小了芯片的封装体积。
2.6多种外设和接口
为了加强 DSP芯片的通用性，DSP芯片上增加了许多外设。可能包括的外设有：多路DMA通道、外部主机接口、外部存储器接口、芯片间高速链接口、外部中断、通信串口、定时器、可编程锁相环、A/D转换器、JTAG接口等。
2.7分外寻址模式
为了知足FFT积等数字旗子暗记处理的分外哀求，DSP芯片大多包含专门的硬件地址产生器，用以实现循环寻址和位翻转寻址，并在软件上设置了相应的指令。
2.8零花费循环掌握
数字旗子暗记处理的一大特点是大部分处理韶光花在了较小循环的少量核心代码上。大部分DSP芯片具有零花费循环掌握的专门硬件，可以省去循环计数器的测试指令，从而提高了代码效率，减少了实行韶光。
2.9JTAG接口
由于DSP芯片构造的繁芜化、事情速率的提高、外部引脚的增多、封装面积减小而导致的引脚排列密集等缘故原由，传统的并行仿真办法已不适宜于DSP芯片的发展和运用开拓。1991年公布的JTAG接口标准知足了IC制造商和用户的哀求，1993年 JTAG接口标准修订为5线接口。在片JTAG接口为 DSP芯片的测试和仿真供应了很大的便利。
2.10程序的加载勾引
加载勾引是指器件在上电复位后实行一段勾引程序，用于从端口(异步串口、I/O口、主机接口)或外部EPROM/FLASH存储器中加载程序至高速RAM中运行。一样平常用 EPROM/FLASH存储器存储程序，但是其访问速率较慢，而一些已有的高速EPROM/FLASH存储器价格昂贵且容量有限;同时高速大容量静态RAM价格又在不断低落，因此这种加载办法是一个有效的性价比办理方法。
3.在图像技能中的运用目前实现图像处理的紧张办法有四种：①基于通用PC微机;②基于通用DSP芯片;③基于专用DSP芯片;④基于可编程FPGA。在通用PC微机上紧张是软件实现图像处理，能够供应中等的图像处理能力，但是要占用CPU险些全部的处理能力。在独立机型设计中一样平常采取其他三种办法：①基于可编程FPGA的设计比较繁芜而且难度较大;②基于专用DSP芯片的设计运用范围受限;③基于通用DSP芯片设计的优点是设计简便、灵巧，特殊适宜于新型产品的研究开拓。
3.1图像技能对DSP芯片的哀求
对付图像技能来说，由于要处理的数据量大，打算繁芜，打算中间结果精度哀求高，因此须要选择得当的DSP芯片。在选择DSP芯片时首先要考虑对芯片速率的哀求。由于当代高性能DSP芯片的构造多样化，纯挚依赖指令实行速率MIPS 比较其性能是不全面的，现在一样平常采取单周期的乘加次数，或采取数字旗子暗记处理中的基准程序如FFT和数字滤波等的实行韶光来测评DSP芯片的速率性能。其次，还须要考虑如何选择定点或浮点DSP芯片。
一样平常说来，浮点DSP芯片的运算精度高，动态范围大，寻址空间大，指令运算能力较强，但功耗、本钱、体积较大。而定点DSP芯片的运算精度与浮点DSP芯片相同(定点的数据位数和浮点的位数相同的情形下),且功耗、本钱、体积较小，但动态范围小，须要防止打算溢出，寻址空间小，指令运算能力较弱。从总体性能上看，浮点DSP芯片优于定点DSP芯片。此外，在硬件方面还应考虑芯片的外部总线构造、片上存储器构造、DMA功能、串行通信口和芯片间通信能力等成分;在软件方面紧张是开拓软件的功能性、开拓韶光哀求等成分。
综合考虑DSP芯片的性能和开拓设计的哀求后，在图像技能中该当首选浮点DSP芯片，但是在对价格敏感的产品设计中，目前采取定点DSP芯片的例子也有。
表1比较了代表目前很高DSP芯片技能水平的三种产品，包括TI公司的定点 DSP芯片(TMS320C6203)和浮点DSP芯片(TMS320C6701)与AD公司浮点DSP芯片(ADSP-21160)。由于事情时钟较高的缘故原由，TI公司的DSP芯片在单芯片处理能力上优于AD公司的产品，但是在多芯片集成处理上AD公司的DSP芯片性能更好一些。
3.2基于DSP芯片的图像处理系统
图2所示为一个独立型通用图像处理系统。系统板紧张构成为：事情于167MHz的TMS320C6701 ; 32位4M的SDRAM ，32位128K 的SBSRAM，32位4K的双口RAM，16位1M的Flash存储器;两路A/D，每路40M/12Bit，可同时采样，采样频率可变;可编程FPGA作为灵巧的接口;通用数字接口也可以直接吸收彩色数字图像;外部HPI主机接口可用于系统掌握;仿真调试JTAG接口;串行通信接口;电源监测与复位掌握电路等。
在该系统开拓板上处理运用于会议电视的CIF格式的彩色图像，实验效果较好。TI公司供应了全图形的Code Composer集成开拓环境,具有汇编措辞和直接的C编译器。汇编措辞的程序代码实行效率高，而采取C措辞的程序代码效率较差。但是，直接采取汇编措辞编程有一定难度。因此，常日先采取c措辞设计验证算法，然后经由C编译器产生汇编代码。末了在汇编代码的根本上进行优化。
图2 独立型通用图像处理系统框图
以上便是DSP芯片在图像技能中的运用先容了。DSP芯片将运用在更多的领域，如智能通信基站、雷达、声纳、图形图像系统、语音识别、VOIP、翱翔仿真、军用设备等等。
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