DSP芯片的基本结构
在数字信号处理的运算中,常见的相关函数计算、卷积运算、信号滤波和各种变换算法大多归结为的乘加运算,因此的形式出现最为频繁,所以DSP内部结构设计都是以优化上述乘加运算为主要目的。为了快速地实现数字信号处理运算,DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构。DSP芯片的基本硬件结构包括:哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令以及快速地指令周期。
(1)哈佛结构
主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址,独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线,从而使数据的吞吐率提高了一倍。由于程序和数据在两个分开的空间,因此取指和执行能完全重叠。
(2)流水线操作
流水线与哈佛结构相关,DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间,从而增强了处理器的处理能力。处理器可以并行处理二到四条指令,每条指令处于流水线的不同阶段。下面所列是一个三级流水线操作的例子:
CLLOUT1
取指NN-1N-2;
译码N-1NN-2;
执行N-2N-1N,
(3)专用的硬件乘法器
专用的硬件乘法器,乘法速度越快,DSP处理器的性能越高。由于具有专用的应用乘法器,乘法可在一个指令周期内完成。
(4)特殊的DSP指令
DSP是采用特殊的指令。
(5)快速的指令周期
特殊的DSP指令,DSP芯片是采用特殊的指令。快速的指令周期、哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令,再加上集成电路的优化设计可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。TMS320系列处理器的指令周期以及从第一代的200ns降低至现在的10ns以下。快速地指令周期使得许多应用系统能够在DSP芯片上得到实时实现。
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