如何從結構上讀懂DSP芯片

我們大多會通過參數來了解一款DSP產品，或許在一段時間之后我們就會慢慢忘記這款產品的參數和性能，并且我們對一款DSP性能的好壞通常也僅僅是通過參數來判定。但這次我們來幫助大家從其他角度來進行DSP的分析。

人們大多都去關心參數，但很少有人關注DSP的特點。DSP的數字信號處理有別于普通的科學計算與分析，它強調運算處理的實時性，因此DSP除了具備普通微處理器所強調的高速運算和控制功能外，針對實時數字信號處理，在處理器結構、指令系統、指令流程上具有許多新的特征，其特點如下：

兩種結構不同的運算單元

通常一款DSP會擁有兩種運算單元。硬件乘法器和多功能運算單元，硬件乘法器可以在單個指令周期內完成乘法操作，這是DSP區別于通用的微處理器的一個重要標志。多功能運算單元可以完成加減、邏輯、移位、數據傳送等操作。新一代DSP內部甚至還包含多個并行的運算單元，以提高其處理能力。針對濾波、相關、矩陣運算等需要大量乘和累加運算的特點，DSP的算術單元的乘法器和加法器，可以在一個時鐘周期內完成相乘、累加兩個運算。近年出現的一些DSP如ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以同時進行乘、加、減運算，大大加快了FFT的蝶形運算速度。

總線結構決定執行效率

通常一般的單片機的結構都是統一的，很多模塊被集中在一起。比如程序和數據空間、共享的程序和數據總線結構通常被設計在一起，即所謂的馮.諾依曼結構。DSP普遍采用了數據總線和程序總線分離的哈佛結構或者改進的哈佛結構，極大地提高了指令執行速度。片內的多套總線可以同時進行取指令和多個數據存取操作，許多DSP片內嵌有DMA控制器，配合片內多總線結構，使數據塊傳送速度大大提高。

盡管DSP的計算能力在不斷提高，但對于同樣在不斷進步的科技來說，DSP的計算能力永遠是不夠的。并且從功用上來說，DSP的專職是數據處理，邏輯的計算并不是他的強項，在當前流行的網絡協議和數據庫管理方面，DSP仍然需要其他芯片的幫助和配合。或許在將來我們能夠設計出高度集成的一體化芯片來解決這個問題。