数字信号处理器(DSP)是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器,DSP芯片的诞生与发展有力地推动了通信、计算机与控制领域的发展。DSP技术已广泛应用于科学研究、工业生产甚至日常生活的各个领域。
DSP的发展历史大致可以分成3个阶段:雏形阶段、成熟阶段和完善阶段。
1.雏形阶段(20世纪80年代前后)。为解决冯·诺依曼(Von Neumann)结构在进行数字信号处理时总线和存储器之间的瓶颈效应,许多公司投入大量人力和物力开展了很多探索性的工作,研制出了一些DSP的雏形。1978年,美国AMI公司发布了S2811处理器;1979年,美国Intel公司推出了Intel2920芯片;1980年,日本NEC公司生产出了μPD7720芯片。但这些产品的运算速度都太慢,而且开发工具严重不足,无法进行大规模的开发工作,还不能称为真正意义上的DSP。1982年,美国TI公司成功推出了第一代DSP芯片TMS32010,该芯片为16位的定点DSP,采用了哈佛(Harvard)结构,允许数据在程序存储空间与数据存储空间之间传输,大大地提高了运行速度和编程的灵活性,在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。
2.成熟阶段(20世纪90年代)。许多著名的集成电路公司相继研制出了自己的DSP产品。例如,TI公司的TMS320C20、TMS320C30、TMS320C40、TMS320C50系列;Motorola公司的DSP5600、DSP9600系列,AT&T公司的DSP32等。这个时期的DSP器件在硬件结构上更适合于数字信号处理的要求,能进行硬件乘法、硬件FFT变换和单指令滤波处理,其单指令周期为80~100ns。如TI公司的TMS320C20,采用了CMOS制造工艺,其存储容量和运算速度成倍提高,为语音处理、图像硬件处理技术的发展奠定了基础。20世纪80年代后期,以TI公司的TMS320C30为代表的第三代DSP芯片问世,伴随着运算速度的进一步提高,其应用范围逐步扩大到通信、计算机领域。(www.xing528.com)
3.完善阶段(进入21世纪以后)。经不断改进这一时期的DSP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、成本不断下降,尤其是将各种通用外设集成到片上,大大地提高了数字信号处理能力。这一时期的DSP运算速度可达到单指令周期10ns左右,可在Windows环境下直接用C语言编程,使用方便灵活,DSP芯片不仅在通信、计算机领域得到了广泛的应用,而且逐渐渗透到了人们日常消费领域。
目前,DSP芯片发展非常迅速:硬件结构方面主要是向多处理器的并行处理结构、大容量片上RAM和ROM、提高外部数据交换速度、增加I/O驱动能力、自带外围电路、低功耗等方面发展;软件方面主要是综合开发平台的完善,使DSP的应用开发更加灵活、方便。
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