信号处理发展史

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信号处理发展史

自1982年第一片数字信号处理器TMS320ClO产生以来,DSP的发展大致经历了四个阶段,也形成了目前DSP的四代产品。

(1)第一代DSP

1982年TI(Texas

Instruments)公司推出的TMS320ClO是第一代DSP的代表,它是16位定点DSP,首次采用哈佛结构,完成乘累加运算时间为390ns,处理速度较慢。

(2)第二代DSP

1987年Motorola公司推出了DSP56001,它是24位定点DSP,完成乘累加运算时间为75ns,其他产品如AT&T公司的DSPl6A,ADI(Analog

Devices Inc.)公司的ADSP一2100,TI公司的TMS320C50等,代表了第二代DSP产品。

(3)第三代DSP

1995年出现了第三代定点DSP产品,如Motorola公司的DSP56301,ADI公司的ADSP一2180,TI公司的TMS320C541等。

这些产品改进了内部结构,增加了并行处理单元,扩展了内部存储器容量,提高了处理速度,指令周期大约20ns左右。

同期出现了功能更强的32位浮点处理的DSP,如Motorola公司的DSP56000,TI公司的TMS320C3X,ADI公司的ADSP-21020等。

(4)第四代DSP

最近几年推出了性能更高的第四代处理器,包括并行处理结构DSP和超高性能DSP.如ADI公司的32位浮点处理器SHRAC系列ADSP2106X、TI公司的TMS320C4X等,以及近两年TI公司推出的并行处理定点系列TMS320C62XX、浮点系列TMS320C67XX,ADI公司的并行处理浮点系列ADSP21160和TigerSHARC系列ADSP—TSl01S、ADSP—TS201等。

目前DSP生产厂家中最有影响的是TI公司、ADI公司、AT&T公司和Motorola公司。

其中TI公司和ADI公司的产品系列最全,市场占有率最高。

DSP处理器有定点处理和浮点处理两大类,适用于不同场合。

早期的定点处理DSP可以胜任大多数数字信号处理应用,但其可处理的数据的动态范围有限,如16位定点DSP动态范围仅96dB。

在某些数据的动态范围很大的场合,按定点处理可能会发生数据溢出,在编程时需要使用移位定标措施或者定点指令模拟浮点运算,使程序执行速度大大降低。

浮点处理器的出现解决了这些问题,它拓展了数据动态范围。

浮点DSP的综合性能优于定点DSP,在相同的指令周期内,它既可以完成32位定点运算,也可以完成浮点运算。

而且其汇编源程序容易编写、可读性好、调试方便。

随着DSP本身的不断发展,它的开发工具也不断发展和完善。

早期的DSP开发只能使用简单的命令行形式的编译器和链接器,使用汇编语言编程,且缺乏调试工具,因此开发难度大、周期长。

近几年来,DSP的开发工具向可视化发展,DSP生产厂家和第三方提供了各种软件开发环境和硬件仿真调试工具,支持DSP的程序开发。

如TI公司的Code

poser系列(cc2000, cc5000,cc6000),ADI公司的Visual

DSP++等。

硬件调试工具普遍采用JTAG扫描方式支持在线调试、支持多处理器调试,还提供了各种评估板。

软件和硬件调试工具的发展,使DSP程序的开发过程变得相对容易。

此外,目前许多类型的DSP开发过程中可以使用c编译器,简化了开发过程。

但是针对定点DSP的c编译器编译效率不高,而浮点DSP的c编译器的效率很高,这使得浮点DSP的程序开发更简单和方便,缩短了开发周期,降低了开发成本。

随着集成电路技术的发展,DSP处理器的运算能力不断提高,从早期的5MIPS(百万条指令/秒),目前已经达到1GFLOPS(千兆次浮点运算/秒)以上,如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701处理能力达到1GFLOPS,ADI公司的ADSP—TSl01S达到1.5GFLOPS,ADSP。

TS201S达到3GFLOPS。

但对于某些信号处理应用而言,要求信号处理能力达到每秒几百亿、上千亿次运算。

这可以通过提高DSP主频或者通过并行处理来满足,提高主频所遇到的难度和付出的成本越来越大,单处理器性能的提高受到许多因素的限制。

因此很多DSP处理器具有多处理器扩展接LI,可以方便地实现多处理器并行处理结构,如TI公司的TMS320C4X,ADI公司的ADS-2106X等。

新型DSP内部引入了并行处理技术,以满足处理速度的要求,如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701,ADI公司的ADSP—TSl01S和ADSP—TS201S等。

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