DSP的基本结构和特征

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编程DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器，为了达到快速进行数字信号处理的目的，DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构：

(1) 哈佛结构。

    DSP采用了哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核，允许同时对它们进行访问，每个存储器独立编址，独立访问。这种安排将处理器的数据吞吐率加倍，更重要的是同时为处理器核提供数据与指令。在这种布局下，DSP得以实现单周期的MAC指令。

    在哈佛结构中，由于程序和数据存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠运行。

(2) 流水线。

    与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用2-6级流水线以减少指令执行时间，从而增强了处理器的处理能力。这可使指令执行能完全重叠，每个指令周期内，不同的指令都处于激活状态。

(3) 独立的硬件乘法器。

    在实现多媒体功能及数字信号处理的系统中，算法的实现和数字滤波都是计算密集型的应用。在这些场合，乘法运算是数字处理的重要组部分，是各种算法实现的基本元素之一。乘法的执行速度越快，DSP处理器的性能越高。相比与一般的处理器需要30-40个指令周期，DSP芯片的特征就是有一个专用的硬件乘法器，乘法可以在一个周期内完成。

(4) 特殊的DSP指令。

    DSP的另一特征是采用特殊的指令，专为数字信号处理中的一些常用算法优化。这些特殊指令为一些典型的数字处理提供加速，可以大幅提高处理器的执行效率。使一些高速系统的实时数据处理成为可能。

(5) 独立的DMA总线和控制器。

    有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程序、数据总线并行工作。在不影响CPU工作的条件下，DMA的速度已经达到800MB/S以上。这在需要大数据量进行交换的场合可以减小CPU的开销，提高数据的吞吐率。提高系统的并行执行能力。

(6) 多处理器接口。

    使多个处理器可以很方便的并行或串行工作以提高处理速度。

(7) JTAG（Joint Test Action Group）标准测试接口（IEEE 1149标准接口）。

    便于对DSP作片上的在线仿真和多DSP条件下的调试。

(8) 快速的指令周期。

    哈佛结构，流水线操作，专用的硬件乘法器，特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计，可是DSP芯片的指令周期在10ns以下。快速的指令周期可以使DSP芯片能够实时实现许多DSP应用。