DSP知识要点

DSP技术知识要点(通信工程 )

CHAP1

冯、诺依曼结构和哈佛结构的特点

冯、诺依曼结构:采用单存储空间，即程序指令和数据共用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行。当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。

哈佛结构:采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。

DSP芯片的特点（为何适合数据密集型应用:前5点）1．采用哈佛结构2．采用多总线结构3．采用流水线技术4. 配有专用的硬件乘法-累加器5. 具有特殊的DSP指令6．快速的指令周期7．硬件配置强8．支持多处理器结构9．省电管理和低功耗。

定点DSP芯片和浮点DSP芯片的区别及应用特点

定点DSP芯片(数据以定点格式工作):精度和范围是不能同时兼顾的。

定点DSP是主流产品，成本低，对存储器要求低、耗电少，开发相对容易，但设计中必须考虑溢出问题。用在精度要求不太高的场合。

浮点DSP芯片(数据以浮点格式工作):精度高、动态范围大，产品相对较少，复杂成本高。但不必考虑溢出的问题。用在精度要求较高的场合。 定点DSP的表示（Qm.n，精度和范围与m、n的关系）及其格式转换

○1整数表示法:最高位是符号位，0代表正数，1代表负数,其余位以二进制的补码形式表示数值，小数点在D0位。用于控制操作、地址计算、及其它非信号处理应用。

○2小数表示法:最高位是符号位，0代表正数，1代表负数,其余位以二进制的补码形式表示数值，小数点在Dn－1位。用于数字和各种信号处理算法的计算中。

○3数的定标；n越大，数值范围越小，但精度越高；

相反，n越小，数值范围越大，但精度就越低。不同Qm.n形式的数进行加减

运算时，通常将动态范围小的数据格式转换成动态范围大的数据格式。即n

大的数据格式向n 小的数据格式转换。

数的定标有Qn 表示法或Qm.n(Sm.n)表示法两种。数的总字长：m+n+1。

1位符号位

m 表示数的2的补码的整数部分的位数

n 表示数的2的补码的小数部分的位数

若小数点设定的位置不同，它所表示的数也就不同。

例：用Q15.0表示， 16进制数2000H ＝8192

用Q0.15表示 ，16进制数2000H ＝0.25

正数：补码=原码

负数：补码=原码取反＋1

例：用Q15.0表示

二进制数0010 0000 0000 0011b ＝8195

二进制数1111 1111 1111 1100b ＝-4

④定点格式数据的转换：

1 ）十进制转换成Qm.n 形式：先将数乘以 变成整数，再将整数转换成相应的Qm.n 形式

例：将 y =－0.625 转换成Q0.15和Q3.12的形式

Q0.15的形式

Q3.12的形式 2 )不同Qm.n 形式之间的转换：不同Qm.n 形式的数进行加减运算时，

通常将动态范围小的数据格式转换成动态范围大的数据格式。即n 大的数据

格式向n 小的数据格式转换。

方法：将n 大的数向右移相差的位数，这时原数低位被移出，高位则进

行符号扩展

例 x =5.625 (Q3.12)

y =0.625 (Q0.15)

（1）x 、y 均为正数

x =5.625 =5A00H (Q3.12)

y =0.625 =5000H (Q0.15)

y =0.625 =5000H ＝0101 0000 0000 0000B (Q0.15)

2n

15120.625*2204800000.625*22560600B H F H

-=-=-=-=

y=0.625=0A00H= 0000 1010 0000 0000B (Q3.12)

x+y = 5A00H+ 0A00H

=0101 1010 0000 0000B+ 0000 1010 0000 0000B

=0110 0100 0000 0000B=6400H=6.25 (Q3.12)

（2）x为正数，y为负数(原码取反加1，符号位除外）

y =－0.625 =B000H＝1011 0000 0000 0000B (Q0.15)

y = -0.625= F600H=1111 0110 0000 0000 （Q3.12）

x+y = 5A00H+ F600H =5000H=5 (Q3.12)

TI公司的三大主力系列DSP芯片的特点及应用领域

C2x、C24x称为C2000系列，定位于控制类和运算量较小的运用，主要用于代替MCU，应用于各种工业控制领域，尤其是电机控制领域。

C54x、C55x称为C5000系列，低功耗高性能，定位于中等计算量的应用。

主要用于便携式的通信终端。

C62x、C64x和C67x称为C6000系列，高性能，定位于具有较大计算量要求的应用，主要应用于高速宽带和图像处理等高端应用

DSP芯片的运算速度

指令周期：即执行一条指令所需的时间，为主频的倒数。

MIPS：即每秒执行百万条指令。

MAC时间：即一次乘法加上一次加法的时间

FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间

MIPS：即每秒执行百万条指令

MOPS：即每秒执行百万次操作

MFLOPS：即每秒执行百万次浮点操作

BOPS：即每秒执行十亿次操作