DSP(digital singnal processor)是一種獨特的微處理器，有自己的完整指令係統，是以數字信號來處理大量信息的器件。一個數字信號處理器在一塊不大的芯片內包括有控製單元、運算單元、各種寄存器以及一定數量的存儲單元等等
，在其外圍還可以連接若幹存儲器，並可以與一定數量的外部設備互相通信
，有軟、硬件的全麵功能，本身就是一個微型計算機。

 

DSP采cai用yong的de是shi哈ha佛fo設she計ji，即ji數shu據ju總zong線xian和he地di址zhi總zong線xian分fen開kai，使shi程cheng序xu和he數shu據ju分fen別bie存cun儲chu在zai兩liang個ge分fen開kai的de空kong間jian
，允yun許xu取qu指zhi令ling和he執zhi行xing指zhi令ling完wan全quan重zhong疊die。也ye就jiu是shi說shuo在zai執zhi行xing上shang一yi條tiao指zhi令ling的de同tong時shi就jiu可ke取qu出chu下xia一yi條tiao指zhi令ling
，並bing進jin行xing譯yi碼ma，這zhe大da大da的de提ti高gao了le微wei處chu理li器qi的de速su度du。另ling外wai還hai允yun許xu在zai程cheng序xu空kong間jian和he數shu據ju空kong間jian之zhi間jian進jin行xing傳chuan輸shu

，因yin為wei增zeng加jia了le器qi件jian的de靈ling活huo性xing。

 

其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數字信號

，再對數字信號進行修改、刪除、強qiang化hua

，並bing在zai其qi他ta係xi統tong芯xin片pian中zhong把ba數shu字zi數shu據ju解jie譯yi回hui模mo擬ni數shu據ju或huo實shi際ji環huan境jing格ge式shi。它ta不bu僅jin具ju有you可ke編bian程cheng性xing
，而er且qie其qi實shi時shi運yun行xing速su度du可ke達da每mei秒miao數shu以yi千qian萬wan條tiao複fu雜za指zhi令ling程cheng序xu
，源yuan源yuan超chao過guo通tong用yong微wei處chu理li器qi

，是shi數shu字zi化hua電dian子zi世shi界jie中zhong日ri益yi重zhong要yao的de電dian腦nao芯xin片pian。它ta的de強qiang大da數shu據ju處chu理li能neng力li和he高gao運yun行xing速su度du
，是shi最zui值zhi得de稱cheng道dao的de兩liang大da特te色se。

 

DSP芯xin片pian

，由you於yu它ta運yun算suan能neng力li很hen強qiang，速su度du很hen快kuai，體ti積ji很hen小xiao，而er且qie采cai用yong軟ruan件jian編bian程cheng具ju有you高gao度du的de靈ling活huo性xing，因yin此ci為wei從cong事shi各ge種zhong複fu雜za的de應ying用yong提ti供gong了le一yi條tiao有you效xiao途tu徑jing。其qi主zhu要yao應ying用yong是shi實shi時shi快kuai速su地di實shi現xian各ge種zhong數shu字zi信xin號hao處chu理li算suan法fa。根gen據ju數shu字zi信xin號hao處chu理li的de要yao求qiu，DSP芯片一般具有如下主要特點：

 

(1) 在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法;

(2) 程序和數據空間分開
，可以同時訪問指令和數據;

(3) 片內具有快速RAM
，通常可通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問;

(4) 具有低開銷或無開銷循環及跳轉的硬件支持;

(5) 快速的中斷處理和硬件I/O支持;

(6) 具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器;

(7) 可以並行執行多個操作;

(8) 支持流水線操作，使取指
、譯碼和執行等操作可以重疊執行。

 

當然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。

 

DSP優勢在於其有獨特乘法器，一個指令就可以完成乘加運算，但GPP(通用處理器)處理一般是用加法代替乘法
，要n多cpu周期
，盡管cpu主頻很快
，但還是要相當時間，這一點現在的GPP已經基本上可以做到內部單周期運算乘加指令了。

 

數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)是(shi)一(yi)種(zhong)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)數(shu)學(xue)技(ji)巧(qiao)執(zhi)行(xing)轉(zhuan)換(huan)或(huo)提(ti)取(qu)信(xin)息(xi)，來(lai)處(chu)理(li)現(xian)實(shi)信(xin)號(hao)的(de)方(fang)法(fa)

，這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)由(you)數(shu)字(zi)序(xu)列(lie)表(biao)示(shi)。在(zai)過(guo)去(qu)的(de)二(er)十(shi)多(duo)年(nian)時(shi)間(jian)裏(li)，數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)已(yi)經(jing)在(zai)通(tong)信(xin)等(deng)領(ling)域(yu)得(de)到(dao)極(ji)為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。

 

 

 

ARM ( Advanced RISC Machines )，既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。1991 年 ARM 公司成立於英國劍橋，主要出售芯片設計技術的授權。目前，采用 ARM技術知識產權( IP )核的微處理器，即我們通常所說的 ARM 微處理器，已遍及工業控製
、消費類電子產品、通信係統、網絡係統、無線係統等各類產品市場，基於 ARM 技術的微處理器應用約占據了32 位 RISC 微處理器75%以上的市場份額， ARM 技術正在逐步滲入到我們生活的各個方麵。 ARM 公司是專門從事基於 RISC 技(ji)術(shu)芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)開(kai)發(fa)的(de)公(gong)司(si)
，作(zuo)為(wei)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)供(gong)應(ying)商(shang)，本(ben)身(shen)不(bu)直(zhi)接(jie)從(cong)事(shi)芯(xin)片(pian)生(sheng)產(chan)，而(er)是(shi)轉(zhuan)讓(rang)設(she)計(ji)許(xu)可(ke)由(you)合(he)作(zuo)公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)各(ge)具(ju)特(te)色(se)的(de)芯(xin)片(pian)，世(shi)界(jie)各(ge)大(da)半(ban)導(dao)體(ti)生(sheng)產(chan)商(shang)從(cong)ARM公司購買其設計的 ARM 微處理器核，根據各自不同的應用領域，加入適當的外圍電路
，從而形成自己的 ARM 微處理器芯片進入市場。目前，全世界有幾十家大的半導體公司都使用 ARM 公司的授權，因此既使得 ARM 技術獲得更多的第三方工具
、製造


、軟件的支持

，又使整個係統成本降低，使產品更容易進入市場被消費者所接受，更具有競爭力。

 

ARM最大的優勢在於速度快
、低功耗
、芯片集成度高，多數ARM芯片都可以算作SOC
，基本上外圍加上電源和驅動接口就可以做成一個小係統了。

 

基於ARM核心處理器的嵌入式係統以其自身資源豐富、功耗低、價格低廉、支持廠商眾多的緣故，越來越多地應用在各種需要複雜控製和通信功能的嵌入式係統中。

 

由於兩大處理器在各自領域的飛速發展
，如今兩者中的高端或比較先進的係列產品中
，都在彌補自身缺點、且擴大自身優勢，從而使得兩者之間的一些明顯不同已不再那麼明顯了，甚至出現兩者部分結合的趨勢(如ARM的AMBA總線，可以把DSP或其他處理器集成在一塊芯片中;又如DSP中的兩個係列OMAP和達芬奇係列，就是直接針對兩者的廣泛應用而將兩者結合在一起
，從而最大發揮各自優勢)，另外，兩者各自不同係列的產品側重點也不盡相同，所以這裏討論的是一些傳統意義上比較。

 

 

ARM具ju有you比bi較jiao強qiang的de事shi務wu管guan理li功gong能neng，可ke以yi用yong來lai跑pao界jie麵mian以yi及ji應ying用yong程cheng序xu等deng，其qi優you勢shi主zhu要yao體ti現xian在zai控kong製zhi方fang麵mian，它ta的de速su度du和he數shu據ju處chu理li能neng力li一yi般ban，但dan是shi外wai圍wei接jie口kou比bi較jiao豐feng富fu，標biao準zhun化hua和he通tong用yong性xing做zuo的de很hen好hao，而er且qie在zai功gong耗hao等deng方fang麵mian做zuo得de也ye比bi較jiao好hao，所suo以yi適shi合he用yong在zai一yi些xie消xiao費fei電dian子zi品pin方fang麵mian;

 

而DSP主要是用來計算的，比如進行加密解密
、tiaozhijietiaodeng，youshishiqiangdadeshujuchulinenglihejiaogaodeyunxingsudu。youyuqizaikongzhisuanfadengfangmianhenshanchang，suoyishiheyongzaiduikongzhiyaoqiubijiaogaodechanghe
，birujunyongdaohang、電機伺服驅動等方麵。

 

如果隻是著眼於嵌入式應用的話
，嵌入式CPU和DSP的區別應該隻在於一個偏重控製一個偏重運算了。

 

 

內核源碼開放的Linux與ARM體係處理器相結合，可以發揮Linux係統支持各種協議及存在多進程調度機製的優點，從而使開發周期縮短，擴展性增強。

 

 

DSP的優勢主要是速度
，它可以在一個指令周期中同時完成一次乘法和一次加法
，這非常適合快速傅立葉變換的需求。DSP有專門的指令集,主要是專門針對通訊和多媒體處理的;而ARM使用的是RISC指令集(當然ARM的E係列也支持DSP指令集)是通用處理用的。

 

 

單片機為了存儲器管理的方便(便於支持操作係統)
，一般采用指令

、數據空間統一編碼的馮·諾依曼結構。 DSP為了提高數據吞吐的速度，基本上都是指令、數據空間獨立的哈佛結構。

 

單片機對於數字計算方麵的指令少得多，DSP為了進行快速的數字計算，提高常用的信號處理算法的效率，加入了很多指令
，比如單周期乘加指令、逆序加減指令(FFT時特別有用，不是ARM的那種逆序)，塊重複指令(減少跳轉延時)等等
，甚至將很多常用的由幾個操作組成的一個序列專門設計一個指令可以一周期完成(比如一指令作一個乘法

，把結果累加
，同時將操作數地址逆序加1)，極大的提高了信號處理的速度。由於數字處理的讀數
、回寫量非常大，為了提高速度
，采用指令、數據空間分開的方式，以兩條總線來分別訪問兩個空間，同時，一般在DSP內部有高速RAM

，數據和程序要先加載到高速片內ram中才能運行。DSP為提高數字計算效率
，犧牲了存儲器管理的方便性，對多任務的支持要差的多

，所以DSP不適合於作多任務控製作用。

 

 

GPP不是設計來做密集乘法任務的
，即使是一些現代的GPP，也要求多個指令周期來做一次乘法。而DSP處理器使用專門的硬件來實現單周期乘法。DSP處理器還增加了累加器寄存器來處理多個乘積的和。累加器寄存器通常比其他寄存器寬
，增加稱為結果bits的額外bits來避免溢出。同時，為了充分體現專門的乘法-累加硬件的好處，幾乎所有的DSP的指令集都包含有顯式的MAC指令。

 

 

傳統上，GPP使用馮.諾依曼存儲器結構。這種結構中，隻有一個存儲器空間通過一組總線(一個地址總線和一個數據總線)連接到處理器核。通常，做一次乘法會發生4次存儲器訪問，用掉至少四個指令周期。
 

大多數DSP采cai用yong了le哈ha佛fo結jie構gou
，將jiang存cun儲chu器qi空kong間jian劃hua分fen成cheng兩liang個ge，分fen別bie存cun儲chu程cheng序xu和he數shu據ju。它ta們men有you兩liang組zu總zong線xian連lian接jie到dao處chu理li器qi核he，允yun許xu同tong時shi對dui它ta們men進jin行xing訪fang問wen。這zhe種zhong安an排pai將jiang處chu理li器qi存cun貯zhu器qi的de帶dai寬kuan加jia倍bei，更geng重zhong要yao的de是shi同tong時shi為wei處chu理li器qi核he提ti供gong數shu據ju與yu指zhi令ling。在zai這zhe種zhong布bu局ju下xia
，DSP得以實現單周期的MAC指令。

 

還有一個問題，即現在典型的高性能GPP實shi際ji上shang已yi包bao含han兩liang個ge片pian內nei高gao速su緩huan存cun
，一yi個ge是shi數shu據ju，一yi個ge是shi指zhi令ling，它ta們men直zhi接jie連lian接jie到dao處chu理li器qi核he，以yi加jia快kuai運yun行xing時shi的de訪fang問wen速su度du。從cong物wu理li上shang說shuo，這zhe種zhong片pian內nei的de雙shuang存cun儲chu器qi和he總zong線xian的de結jie構gou幾ji乎hu與yu哈ha佛fo結jie構gou的de一yi樣yang了le。然ran而er從cong邏luo輯ji上shang說shuo
，兩liang者zhe還hai是shi有you重zhong要yao的de區qu別bie。

 

GPP使用控製邏輯來決定哪些數據和指令字存儲在片內的高速緩存裏，其程序員並不加以指定(也可能根本不知道)。與此相反，DSP使用多個片內存儲器和多組總線來保證每個指令周期內存儲器的多次訪問。在使用DSP時，程序員要明確地控製哪些數據和指令要存儲在片內存儲器中(CMD文件的編寫)。程序員在寫程序時，必須保證處理器能夠有效地使用其雙總線。

 

此外，DSP處理器幾乎都不具備數據高速緩存。這是因為DSP的典型數據是數據流。也就是說，DSP處理器對每個數據樣本做計算後，就丟棄了，幾乎不再重複使用。
 

3 零開銷循環
 

如果了解到DSP算法的一個共同的特點，即大多數的處理時間是花在執行較小的循環上，也就容易理解
，為什麼大多數的DSP都有專門的硬件
，用於零開銷循環。所謂零開銷循環是指處理器在執行循環時
，不用花時間去檢查循環計數器的值、條件轉移到循環的頂部、將循環計數器減1(逆序加減指令)。

 

與此相反，GPP的循環使用軟件來實現。某些高性能的GPP使用轉移預報硬件，幾乎達到與硬件支持的零開銷循環同樣的效果。

 

 

大多數DSP使用定點計算，而不是使用浮點。雖然DSP的應用必須十分注意數字的精確

，用浮點來做應該容易的多
，但是對DSP來說，廉價也是非常重要的。定點機器比起相應的浮點機器來要便宜(而且更快)。為了不使用浮點機器而又保證數字的準確，DSP處理器在指令集和硬件方麵都支持飽和計算、舍入和移位。

 

 

DSP是否將作為手機的心髒生存下去
，目前的爭論非常激烈。今天的手機生產采用的是雙核方式：DSP芯片處理通信，如調製解調器功能和語音處理等;一塊通用處理器(通常是ARM設計的RISC處理器)負(fu)責(ze)處(chu)理(li)手(shou)機(ji)上(shang)運(yun)行(xing)的(de)各(ge)種(zhong)程(cheng)序(xu)，如(ru)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian)和(he)控(kong)製(zhi)協(xie)議(yi)堆(dui)棧(zhan)等(deng)。隨(sui)這(zhe)兩(liang)種(zhong)處(chu)理(li)器(qi)的(de)功(gong)能(neng)日(ri)益(yi)強(qiang)大(da)，或(huo)許(xu)它(ta)們(men)中(zhong)的(de)一(yi)方(fang)將(jiang)會(hui)接(jie)管(guan)另(ling)一(yi)方(fang)目(mu)前(qian)執(zhi)行(xing)的(de)功(gong)能(neng)。但(dan)問(wen)題(ti)在(zai)於(yu)：是ARM取代DSP，還是DSP擠掉ARM？

 

如果將這三者結合起來，即由DSP結合采樣電路采集並處理信號，由ARM處理器作為平台
，運行Linux操作係統

，將經過DSP運yun算suan的de結jie果guo發fa送song給gei用yong戶hu程cheng序xu進jin行xing進jin一yi步bu處chu理li，然ran後hou提ti供gong給gei圖tu形xing化hua友you好hao的de人ren機ji交jiao互hu環huan境jing完wan成cheng數shu據ju分fen析xi和he網wang絡luo傳chuan輸shu等deng功gong能neng
，就jiu會hui最zui大da限xian度du的de發fa揮hui三san者zhe所suo長chang。