本站原创摘 要 数字信号处理器（Digital Signal Processor, 简称DSP）它是为独立快速地实现各种数字信号处理、运算而专门设计的一种处理器件,经过几十年的发展,DSP已被广泛应用于电器控制、通信、信号处理、仪器仪表、航天航空、生物医药和消费电子等领域.
关 键 词DSP 数字信号处理 发展趋势
中图分类号：TP3 文献标识码：A
1.关于DSP芯片的发展和分类
DSP的概念的萌芽诞生于美国的大学,而在DSP芯片出现以前,实时信号的处理一般是在通用处理器上完成.直到上世纪70年代末才出现了专门的可编程数字信号处理器.纵观DSP芯片的发展历程,可以将其分为三个阶段：
第一阶段,DSP的雏形阶段.1980年前后,在DSP芯片出现之前,数字信号处理只能依靠通用MPU来完成,但是MPU较低的数字信号处理速度和高能耗难以满足高速实时的处理要求.1978年AMI公司发布了世界上第一块DSP 芯片―― S2811,随后各大集成电路厂商相继推出了各自的DSP芯片.这个时期的DSP芯片由于内部没有专门的单周期硬件乘法器,使芯片的运算速度、数据处理能力和运算精度受到了很大的限制.
第二阶段,DSP的成熟阶段.1990年前后,国际上许多著名的集成电路厂家都相继推出自己的成熟的DSP产品.如：Motorola公司的DSP5600、9600系列,TI公司的TMS320C20、30、40、50系列,AT&T公司的DSP32等.
第三阶段,DSP的完善阶段.2000年以后,DSP芯片不仅信号处理能力更加完善,而且系统开发更加方便,程序编辑调试更加灵活,功耗进一步降低,成本大幅下降,系统集成度更高,大大提高了数字信号的处理能力.这一时期的DSP芯片另外一个最大的特点是实现了指令的多发射,一般采用超长指令字（VLIW）结构,还有一些采用单指令多数据流（SIMD）结构,其时钟频率可高达1GHz以上,可在Windows环境下直接用C语言编程.
经过了快半个世纪的发展,目前市场上已有上百种DSP芯片,即使是同一公司的产品,每款DSP芯片在结构和性能上都有很大的差异,通常DSP芯片可以按照下列三种方式分类：
（1）按基础特性分类.这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的.如果在某时钟频率范围内,DSP都能正常工作,除计算机速度有变化外,没有性能上的下降,这种芯片称为静态DSP芯片.如果两种或更多的DSP芯片,它们的指令集、机器代码及引脚结构相互兼容,称之为一致性DSP.
（2）按数据格式分类可分为即定点数据格式和浮点数据格式.
（3）按用途分类可以分为通用型DSP和专用型DSP.通用型适合普通的DSP应用.而专用型DSP是为特定的功能、运算设计的,如数字滤波、卷积和FFT等.
世界上主要的DSP制造商有四家：德州仪器（TI）、摩托罗拉（Motorola）、朗讯科技（Lucent）和模拟器件公司（ADI）,其中TI公司独占鳌头,占世界市场45%的份额.TI公司多年来不断发展,开发了一个庞大的DSP家族――TMS320家族.在这个家族中,主要可以分为三大系列：
（1）TMS320C2000系列,包括C20x、C24x、C24xx、C28x等,该系列产品主要用于数字控制系统；
（2）TMS320C5000系列,包括C54x、C55x等,该系列主要用于低功耗、便携式的无线终端产品；
（3）TMS320C6000系列,包括C62x、C67x、C64x等,该系列产品主要用于高性能复杂的通讯系统或者其他一些高端应用,如图像处理等.
2.DSP芯片的趋势和应用
与国外相比,国内对DSP方面的研究起步较晚、差距较大.随着应用对DSP的要求越来越苛刻以及设计方法和工艺的日益进步,DSP技术预计将向着以下几个方面发展：
（1）更高的集成度.缩小DSP芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向.当前的DSP多数基于RISC（精简指令集计算）结构,这种结构的优点是尺寸小、功耗低、性能高.各DSP厂商纷纷采用新工艺,改进DSP内核,并将几个DSP内核、MPU内核、专用处理单元、电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上,成为DSP系统级集成电路.这样的集成缩小了整机的体积,缩短了产品上市的时间,是一个重要的发展趋势.
（2）DSP的内核结构进一步改善.DSP的结构主要是针对应用,并根据应用优化DSP设计以改进产品的性能.多通道结构和单指令流多数据流（SIMD）、超长指令字结构（VLIW）、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构在新的高性能DSP芯片中将占据主导地位.
（3）向低功耗方向发展.便携式数字终端设备是DSP芯片最重要的应用市场之一,如何在保证高性能的同时降低功耗是未来DSP芯片设计时首先考虑的问题.
（4）可编程DSP将成为主导产品.可编程DSP给生产厂商提供了很大的灵活性.生产厂商可在同一个DSP平台上开发出各种不同型号的系列产品,以满足不同用户的需求.同时,可编程DSP也为广大用户提供了易于升级的良好途径.
（5）追求更高的运算速度.随着VLIW技术和静态超标量技术在DSP应用上获得巨大成功,DSP处理器在体系结构上可挖掘的空间进一步加大,通过增加CPU的运算单元数量就可以显著提高处理器的性能.
（6）定点DSP将成为市场主流.虽然浮点DSP的运算精度更高,动态范围更大,但定点DSP器件的成本较低,对存储器的要求也较低,而且耗电较小.因此,定点运算的可编程DSP器件将成为市场上的主流产品.
（7）嵌入式DSP系统.嵌入式DSP系统是将DSP芯片嵌入到应用电子系统中的一种通用系统.这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势,又具有应用目标所需要的技术特征.因此,嵌入式DSP系统,将成为DSP技术发展的一种新潮流.