第二章 典型DSP芯片介绍ppt课件.ppt

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1、第二章典型DSP芯片祥解2.1ADSP21160处理器核2.2ADSP21160处理器存储器2.3ADSP21160寄存器2.4ADSP21160中断逻辑和定时器2.5ADSP21160串行口/DMA及链路口2.6ADSP21160主机接口与ISA总线2.1ADSP21160处理器核ADSPSHARC系列处理器是构建在ADSP21000DSP核的基础上，形成一个完整SoC。（System－on－Chip，中文称为系统集成到芯片上或片上系统）；有一个双口的在片SRAM；加上集成周边IO和为单指令多数据（SIMD）提供支持的附加处理单元。处

2、理器核是由以下几个部分组成：（1）两个处理器单元；（2）1个程序控制器；（3）2个数据地址产生器；（4）1个定时器；（5）1个指令缓存；所有数字信号处理都在处理器核里实现。2.1ADSPSHARC系列处理器核2.1.1处理单元的构成(两个处理单元)：每个处理单元包含：（1）算术逻辑单元（ALU）；（2）乘法器；（3）移位器；（4）通用数据寄存器组；算术逻辑单元(ALU)、乘法器(Multiplier)、移位器(Shifter)在结构上并行排列，分别完成加、减、乘和逻辑移位运算等操作；指令执行时间都是1个周期；任何一个单元的输出都可以在下

3、一个周期作为本单元或其他单元的输入。处理单元的构成(续)算术逻辑单元(ALU)ALU指令包括定点和浮点加、减、取平均、取绝对值、取反及定浮点转换等。对于定点操作，有逻辑与、或、非、异或等。对于浮点操作，有取对数、平方根、倒数等。输入的操作数可以是1个或2个，在时钟周期的前半周期操作数从数据寄存器送入ALU，在后半周期将运算结果输出到数据寄存器。乘法器(Multiplier)浮点乘定点乘乘法器与ALU、数据寄存器的结合，使处理器能在1个周期内实现多功能并行计算（如乘/累加操作，可大大提高数字滤波与FFT的运算速度）。移位器(Shifter

4、)进行逻辑移位或算术移位、位段存取、位清零、置位、测试、取反等操作。通用数据寄存器用于运算单元与数据总线间的数据传输，并存取中间结果。2.1.1处理单元的构成(续)每个处理单元中各包含一个通用数据寄存器组40位宽，每组32个寄存器（16个主，16个辅）用于运算单元和数据总线间的数据传输，并暂存结果。其中的寄存器可与内部存储器间不受约束地进行数据传输。对于定点和小数操作，只有高32位数据有效,程序设计中标为：PEx内部的寄存器组：R0－R15；PEy内部的寄存器组：S0－S15；对于浮点操作，所有的40位数据都有效，程序设计中标为：PEx

5、内部的寄存器组：F0－F15；PEy内部的寄存器组：SF0－SF15。图2.1ADSP21160内部结构图DAG3PEx和PEy－（SIMD）处理器程序4处理器核2利用通用数据寄存器实现高度并行的指令操作每个周期能实现多达9次的数据传输（一句内）例如：F12＝F0×F4，F8＝F8＋F12，F9＝F8－F12，F0＝DM（I1，M1），F4＝PM（I8，M8）；上述指令执行时，首先读F0，F4的值，求出其乘积，写到F12中；然后F0，F4的值被相应存储单元的值更新，同时读F8，F12的值，求出其和、差；再分别写到F8，F9中；这样4次读

6、操作的寄存器是：F0，F4，F8和F12；3次写操作的寄存器是：F12，F8和F9；两次存储器访问是：F0与F4。ADSP21160具有增强型超级哈佛结构。其中数据存储器（DM），程序存储器（PM）总线即可传送数据又可传送程序指令；ADSP21160还有一个内部指令缓存；正是由于具有上面所述的结构－（其程序和数据总线是分开的，并有内部指令缓存），所以该处理器可在单周期内同时取四个操作数（每套总线两个）及一条指令（从指令缓存中读取）。从而实现了单指令多数据（SIMD）2.1.2单周期取四个操作数ADSP-21160SHARCDSP的SIM

7、D结构数据地址产生器(DAG)在通用CPU中，数据地址的产生和数据的处理都是由ALU来完成的，而在DSP中，设置了专门的数据地址发生器（有的设置了多个数据地址发生器）来产生所需要的数据地址。数据地址的产生与CPU的工作是并行的。从而节省了CPU的时间，提高了信号处理的速度2.1.3带有硬件循环缓冲的数据地址产生器DAG（循环寻址）与PM和DM总线ADSP21160有两个数据地址产生器，可实现间接寻址，并可实现硬件数据循环缓冲，从而可以使数字信号处理中所需的延迟线及其它数据结构获得高效率的编程，所以常用于数字滤波及傅立叶变换。ADSP21

8、160每个DAG有足够的寄存器（4组，每组8个寄存器，每个寄存器32位宽）。并能自动处理地址指针的回转，减小了开销，提高了性能，简化了编程，其起始地址和结束地址在存储区内可以任意指定。两套地址产生器DAG1