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dsp技術(shù)發(fā)展前景
DSP系統(tǒng)是由很多學(xué)科共同構(gòu)成的多學(xué)科、寬領(lǐng)域的新興技術(shù)。下面是小編為大家整理的dsp技術(shù)發(fā)展前景的相關(guān)內(nèi)容，希望大家喜歡。
DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
(1)向系統(tǒng)集成DSP發(fā)展，在一個(gè)芯片上集成DSP芯核、MPU芯核、外圍電路單元、專用處理單元和存儲(chǔ)單元等。
(2)更多的采用具備多通道、超標(biāo)量、多處理、多線程、超長(zhǎng)指令字等超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)將在未來(lái)的DSP內(nèi)核結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
(3)可編程的DSP將逐步取代定式的DSP。生產(chǎn)廠商可以在同一個(gè)DSP平臺(tái)上開(kāi)發(fā)不同類型的產(chǎn)品用來(lái)滿足客戶個(gè)性化的需求�？删幊痰腄SP也使得用戶升級(jí)系統(tǒng)更加方便。
(4)更好的性能、更快的運(yùn)算速度是不變的趨勢(shì)。
(5)定點(diǎn)DSP將成為主流。浮點(diǎn)DSP的運(yùn)算精度高、動(dòng)態(tài)范圍大，但是成本高，功耗高。而定點(diǎn)DSP器件成本低、功耗低、對(duì)存儲(chǔ)器的要求也低。目前DSP器件市場(chǎng)80%以上都屬于16位定點(diǎn)可編程DSP器件。
(6)FPGA器件配合傳統(tǒng)的DSP器件可以處理更多的信道，來(lái)達(dá)到高速實(shí)時(shí)處理功能，滿足多媒體、無(wú)線通信等領(lǐng)域的需要。
(7)DSP與微處理器(MCU)結(jié)合起來(lái)的雙核平臺(tái)，由于既能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，又可以提高智能控制，成為DSP技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。OMAP是這種雙核平臺(tái)的典型例子，是由TI公司發(fā)布的。DSP產(chǎn)品在我國(guó)擁有廣闊的市場(chǎng)，眾多國(guó)內(nèi)外廠商開(kāi)始在中國(guó)布局。DSP芯片的品種和技術(shù)將向著越來(lái)越多種類、低功耗、高性能方向發(fā)展。
DSP的發(fā)展歷史
DSP的發(fā)展大致分為三個(gè)階段：
DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠微處理器來(lái)完成。但由于微處理器較低的處理速度不快，根本就無(wú)法滿足越來(lái)越大的信息量的高速實(shí)時(shí)要求。因此應(yīng)用更快更高效的信號(hào)處理方式成了日漸迫切的社會(huì)需求，到了70年代，有人提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。但那時(shí)的DSP僅僅停留在教科書(shū)上，即使是研制出來(lái)的DSP系統(tǒng)也是由分立元件組成的，其應(yīng)用領(lǐng)域僅局限于軍事、航空航天部門。一般認(rèn)為，世界上第一個(gè)單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811。1979年美國(guó)Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個(gè)主要里程碑。這兩種芯片內(nèi)部都沒(méi)有現(xiàn)代DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出的mP D7720是第一個(gè)具有硬件乘法器的商用DSP芯片，從而被認(rèn)為是第一塊單片DSP器件。
隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比微處理器快了幾十倍，尤其在語(yǔ)言合成和編碼譯碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問(wèn)世是個(gè)里程碑，它標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步。至80年代中期，隨著CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。
80年代后期，第三代DSP芯片問(wèn)世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件�，F(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透到人們的日常生活領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，DSP產(chǎn)品的應(yīng)用已擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各個(gè)方面，并逐步成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。
中國(guó)DSP的發(fā)展現(xiàn)狀:
一、市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)況
中國(guó)的DSP市場(chǎng)作為整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)一樣為國(guó)際半導(dǎo)體市場(chǎng)的一個(gè)組成部分，必然具有國(guó)際半導(dǎo)體市場(chǎng)的共性。由于它植根于中國(guó)這一特定經(jīng)濟(jì)與社會(huì)環(huán)境的土壤之中，又必然帶有自身的強(qiáng)烈個(gè)性。概括而言基本特點(diǎn)有：
1.持續(xù)的較高增長(zhǎng)率
2.基本已與國(guó)際市場(chǎng)接軌具體體現(xiàn)在：產(chǎn)品和技術(shù)已基本接軌;價(jià)格和上市時(shí)間基本接軌;營(yíng)銷方式和服務(wù)水平正逐漸接軌。
3. DSP處理器仍為TI、AGERE、ADI等占領(lǐng);產(chǎn)品受外國(guó)大企業(yè)控制。
4.海外及港臺(tái)半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的方式目前仍以產(chǎn)品輸出為主
最先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和芯片生產(chǎn)技術(shù)未向中國(guó)轉(zhuǎn)移;
最先進(jìn)的工藝設(shè)備制造和原材料仍布局在中國(guó)以外。
中國(guó)是亞洲發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮氖袌?chǎng)。數(shù)碼相機(jī)、MMoIP電話和手持電子設(shè)備等數(shù)碼產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的迅速發(fā)展促進(jìn)了高性能DSP的廣泛使用。中國(guó)的電子產(chǎn)品制造商眾多，對(duì)低成本、易使用的DSP需求巨大。
中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，帶動(dòng)DSP應(yīng)用市場(chǎng)高度成長(zhǎng)，2000年DSP市場(chǎng)總需求量為2.35億顆，到了2001年達(dá)到3.29億顆，成長(zhǎng)幅度高達(dá)40%;依據(jù)CCID預(yù)測(cè)，到2005年前，年成長(zhǎng)率將高于全球達(dá)到40%以上，預(yù)計(jì)DSP總市場(chǎng)需求量到2005年將達(dá)到13億顆，市場(chǎng)成長(zhǎng)迅速。
二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況
國(guó)內(nèi)發(fā)展DSP的廠商并不多，而主要的應(yīng)用產(chǎn)品是DVD與無(wú)線電話等，因此國(guó)內(nèi)DSP的產(chǎn)值并不高;而在產(chǎn)品應(yīng)用上，目前重要的DSP應(yīng)用產(chǎn)品，如行動(dòng)電話、調(diào)制解調(diào)器、HDD等個(gè)人計(jì)算機(jī)與通訊領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品，都是采用國(guó)際大廠的DSP solution。
雖然目前DSP的主要應(yīng)用產(chǎn)品的市場(chǎng)都是由國(guó)際半導(dǎo)體大廠所控制，但是我國(guó)在政策的扶植下，本土廠商積極投入研發(fā)資源，以消費(fèi)性產(chǎn)品作為進(jìn)入DSP市場(chǎng)的一個(gè)敲門磚，也必將在DSP市場(chǎng)上爭(zhēng)得一席之地。
DSP技術(shù)
數(shù)字信號(hào)處理（DSP）的理論基礎(chǔ)涉及的范圍非常廣泛。比如微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、數(shù)值分析等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是數(shù)字信號(hào)處理的基本工具，同時(shí)它與網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)、控制理論、通信原理、故障診斷，傳感器技術(shù)等密切相關(guān)，還有近些年來(lái)蓬勃發(fā)展的一些學(xué)科：人工智能、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號(hào)處理密不可分。
正是由于有這些理論發(fā)展的前提基礎(chǔ)，和廣泛的市場(chǎng)需求，DSP處理的器件也應(yīng)運(yùn)而生，在廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的同時(shí)得到迅速的發(fā)展。世界上第一個(gè)單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811，在這之后，1979年美國(guó)Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個(gè)非常重要的里程碑。即使這兩種芯片內(nèi)部沒(méi)有現(xiàn)代DSP芯片的單周期乘法器，但是他們?yōu)镈SP的蓬勃、迅速發(fā)展奠定了很重要的基礎(chǔ)。接著，1980年，日本NEC公司推出了第一個(gè)具有乘法器的商用DSP芯片，隨后，美國(guó)德州儀器公司（TI公司）推出一系列DSPs產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域。
DSP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
和單片機(jī)比較而言，DSPs具有集成度高、CPU快速、存儲(chǔ)器容量大，并內(nèi)置了波特率發(fā)生器、FIFO緩沖器，可提供高速、同步串口、標(biāo)準(zhǔn)異步串口。一些dsp芯片內(nèi)還集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換、采樣/保持電路，PWM輸出。DSP芯片采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，內(nèi)置高速硬件乘、加法器，多級(jí)流水線，使DSPs的數(shù)據(jù)運(yùn)算大幅度提高。
據(jù)統(tǒng)計(jì)分析DSPs比傳統(tǒng)的16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時(shí)間快8到10倍，一次乘加運(yùn)算的時(shí)間快16到30倍。DSPs還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了FFT（快速傅里葉變換）、濾波器的運(yùn)算速度。與此同時(shí)，DSPs提供JTAG接口和先進(jìn)的開(kāi)發(fā)手段，使得批量生產(chǎn)、測(cè)試更為方便。開(kāi)發(fā)工具ccs可實(shí)現(xiàn)全空間透明仿真，軟件開(kāi)發(fā)具有匯編/鏈接C編譯器、C源碼調(diào)試器，有很強(qiáng)的可移植性。
總的來(lái)說(shuō)，DSPs器件具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1在一個(gè)指令周期內(nèi)能夠完成一次乘法、一次加法；
2程序空間以及數(shù)據(jù)空間分開(kāi)，能夠同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)；
3片內(nèi)具有快速RAM，可通過(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線同時(shí)訪問(wèn)多片RAM；
4具有循環(huán)、跳轉(zhuǎn)的硬件支持；
5快速的中斷處理、I/O（輸入輸出）支持；
6在單周期內(nèi)可同時(shí)操作多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器；
7并行操作流暢；
8支持流水線操作方便，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以同步、重疊進(jìn)行。
同時(shí)，它還具有精度高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，功耗低以及編程方便，接口簡(jiǎn)單，電路集成方便等方面的優(yōu)勢(shì)。
DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著數(shù)字化的進(jìn)程快速提高，DSPs技術(shù)的地位不斷突顯，作為數(shù)字化處理的基礎(chǔ)技術(shù)，實(shí)時(shí)處理數(shù)字信號(hào)都是由通用型或?qū)I(yè)性的DSPs來(lái)完成的。正是因?yàn)镈SPs這種強(qiáng)大的實(shí)時(shí)處理能力，使得DSPs在聲音信號(hào)處理、圖像處理、模式識(shí)別方面不可或缺。隨著數(shù)字時(shí)代的不斷前行，它未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可以從以下兩個(gè)方面來(lái)完善：
�。ㄒ唬┡cARM（Advanced RISC Machines）相結(jié)合。ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的一款RISC微處理器，以32位單片機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器以及系統(tǒng)芯片方案，四個(gè)功能模塊可供生產(chǎn)廠商根據(jù)不同用戶的要求來(lái)配置生產(chǎn)。ARM具有較強(qiáng)的事務(wù)管理功能，在控制方便具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而DSPs具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和很高的運(yùn)行速度。將兩者結(jié)合起來(lái)可以更好的進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，以及實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。
�。ǘ┡cFPGA（Field Programmable Gate Array）結(jié)合使用。即與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列巧妙的結(jié)合起來(lái)。FPGA是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，是ASIC（即為專用集成電路）中集成度最高的一種電子設(shè)備。FPGA采用邏輯單元陣列（Logic Cell Array），包括可配置邏輯模塊（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊（Input Output Block）以及內(nèi)部連線（Interconnect）三部分。通過(guò)對(duì)FPGA內(nèi)部邏輯模塊、I/O模塊的配置，可以實(shí)現(xiàn)不同的邏輯狀態(tài)。同時(shí)，F(xiàn)PAG還具有靜態(tài)可重復(fù)編程、動(dòng)態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，這使得硬件的功能能夠像軟件一樣通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。它與DSP芯片集成，可以在很大程度上提高信號(hào)處理的速度，將會(huì)使得DSPs在無(wú)線通信、多媒體領(lǐng)域有更加廣泛的應(yīng)用。
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