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时间:2019-05-12
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1、5.6数字信号处理硬件-数字信号处理器一、数字信号处理器的发展概况1988年以来DSP的市场每年以40%的速度在增长,已超过了半导体的增长速度。预计到2007年DSP连同混合信号处理器件的市场将达到500亿美元。2003年DSP的市场为100多亿中国已占12%。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片1980年,日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。MOTOROLA的DSP56和DSP96系列,AD(模拟器件)公司的ADSP2100系列以及AT&T的DSP16和DSP32系列。TI公司在1982年成功推出其第一代
2、DSP芯片TMS32010及其系列产品之后相继推出了一系列DSP芯片。最早问世的6种DSP从运算速度来看,MAC(乘法/累加)时间已经从20世纪80年代初的400ns(如TMS32010)降低到10ns以下DSP芯片内部关键的乘法器部件从1980年的占模片区(diearea)的40%左右下降到5%以下,先进的DSP芯片的片内已含有多个乘法器部件和算术逻辑单元,片内RAM的数量也增加了一个数量级以上。1980年采用4μmNMOS工艺,而现在则普遍采用亚微米(Micron)CMOS工艺每隔10年DSP芯片的发展年份19821992(97)2002工艺线宽(um)30.8(0.
3、35)0.18MAC*(MIPS)540(100)2G时钟(MH)2080(200)500RAM(Words)1441K16KROM(Words)1.5K4K64K价格(美元)150151.5功耗(mv/MIPS)25012.50.1晶体管数50K5005M硅片尺寸3英寸6英寸(8英寸)12英寸*做一次乘法和累加计算的时间二、DSP的特点1)采用哈佛(Harvard)总线结构。与哈佛结构相关,DSP芯片广泛采用流水线操作以减少指令执行时间冯氏结构CLKOUT1执行译码取指NN-1N-2N+1N-1N+2NN+12)具有高速阵列乘法器等专用硬件。精度至少为16×16位定点,
4、一些DSP的片内已含有40×40位的浮点乘法器。3)具有高速的片内数据存储器和程序存储器。对于一些简单、单一的操作,例如卷积、相关等,可以在片内完成,避免与外部的低速存储器打交道。新近的DSP产品均为双端口片内RAM。乘法/累加指令位反转寻址模式数据移动操作饱和溢出处理重复指令4)具有满足信号处理应用要求的一些特殊指令。并行接口串行接口DMA多处理器并行的链路接口全局存储器的控制逻辑和接口5)具有高速的I/O接口。三、TMS320系列数字信号处理器TI公司于1982年推出了其第一代DSP产品TMS32010,目前已发展到两大类9个分支系列产品,两大类为浮点和定点,9个分支
5、系列分别满足不同的需要。C2000™DSPTIC28x™DSPCore:Theworld’sfirstcontroloptimizedDSPsMotorControlDSPTIC55x™DSPCore:Theworld’slowestmW/MIPSDSPsC5000™DSPPersonalDSPC6000™DSPTIC64x™DSPCore:Theworld’shighestperformanceDSPsBroadbandInfrastructureDSP三种主要DSP芯片TMS320C2000系列比8位或16位微控制器(MCU)速度更快、更灵活、功能更强的、面
6、向控制的微处理器。主要应用包括:电源功率控制、电机控制、制冷系统、可调激光器、不间断电源等。C24X系列为16位定点DSP芯片。C28X系列为TI近年新推出的32位定点DSP芯片。TMS320C2000系列C24X系列。指令周期大约在50-25ns之间。在指令方面有许多特殊功能的指令,如寻址方面有位反转寻址用于支持基二FFT运算,以及支持LMS自适应滤波或浮点归一化等运算的指令。C24X有两套数据总线,即数据读总线和数据写总线,可以在一个机器周期内同时读写数据。C24x系列的芯片具有事件管理器,以便支持马达控制。该事件管理器具有三个加/减定时器和九个比较器。TMS320C
7、2000系列C28X系列。TI近年新推出的32位定点DSP芯片。其乘法器可以执行32×32位的乘法,得到64位的结果,参与乘法的两个乘数可以是带符号的数、不带符号的数或一个带符号的数而另一个为不带符号的数。C28X支持32位单周期指令,其数据地址为32位,程序地址为22位,可以访问4G字(16位)的数据空间和4M字的程序空间。TMS320C5000系列目前,TMS320C5000主要有两大系列即TMS320C54x和TMS320C55x,这是目前最先进的定点DSP芯片。Copyright©2003TexasInstrument
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