DSP芯片功能的扩展

发布时间：2020-07-21 19:01:00 阅读：次来源：砂锅厂家

数字信号处理器(DSP)做某些模拟工作比模拟电路要出色，因此得以生存。在某些情况下，由于成本或复杂性的原因，任务甚至不能考虑用模拟电路，DSP仍然是一种可行的选择，在很多情况下可以轻松地完成那些任务。

本文引用地址：这是因为DSP进行算术运算既好又快，如加法和乘法。聪明的数学家和工程师利用了这一实际，通过创造算法来解决主要采用两种数?运算的复杂的信号处理任务。

如今的DSP芯片不仅仅只是一个优秀的处理引擎。芯片上还集成了存储子系统、高速接口、I/O等等。增加这些部件的目的是为了提高整体性能，降低功耗以及针对特殊的处理任务。

为了更好地理解各种DSP芯片的可用选项以及器件各部分是如何配合作为一个整体，分析当今市场上几种有代表性的DSP是有帮助的。我们将仔细研究单核、单核加微控制器以及多核DSP芯片的例子。

单核DSP芯片

认为DSP芯片有一个单DSP核是很自然的，例如，TI的TMS320C6?52(图1)。此芯片是高性能固点DSP的TMS320C6?x+家族的一员，针对工艺密集的多通道电信基础设施和医用成像系统。DSP核只不过是芯片设计的一部分，芯片的其余部分还包括存储器、I/O以及其他功能模块。

C6?52 DSP集成了组织为两级存储子系统的片上存储器。一级(L1)程序和数据存储器每个都是32k字节。此存储器可配置为映射RAM、高速缓存，或者两者的某种组合。

当配置为高速缓存时，L1程序(L1P)是一个直接映射高速缓存，而L1数据(L1D)是一个双向指令集结合高速缓存。二级(L2)存储在程序与数据空间之间共享。L2存储也能配置为映射RAM、高速缓存或者两者的某种组合。设计师可使用片上存储器为其项目增加特色。

C6?52还包括两个串行吉比特媒体独立接口(SGMII)以太媒体接入控制(MAC)口和一个吉比特开关。此开关通过自动监控数据流以确保只有一个合适的TI将决策门加到所能的开关上，例如，用来辨别语音和数据通信，以提高多芯片设计的效率。如果DSP全部用于语音处理，就会阻止数据流进入，这样可更有效地使用其处理带宽。此外，器件具有两个电信串行接口端(TSIP)，可无缝连接至常见电信串行数据流。

C6?52上的其他I/O有一个66MHz PCI接口或通用主机端接口(UHPI);一个到外部存储器的双数据率(DDR2)接口;TI开发的专利串行通信接口VLYNQ;一个16位外部存储器接口(EMIFA);一个多通道通用音频串行口(McASP);以及其他熟悉的接口。从此DSP的I/O判断，可以肯定它是用于电信应用。其他应用用的是不同的I/O。

C6?52和TI其他几款DSP的核心是C6?x mega模块，其组成包括几个元件：C6?x+处理器、L1程序和数据存储控制器、L2存储控制器、内部DMA(IDMA)、中断控制器、掉电控制器以及外部存储控制器(图2)。Mega模块还支持对L1P、L1D和L2存储器的存储保护。此外还提供mega模块资源的带宽管理。

模块上的C6?x+处理器是一非常快速的DSP，工作速率可达1.2GHz。它采用8个功能模块、两个寄存器文件以及两个数据路径。在这八个功能单元中，有两个是乘法器或者M单元。每个M单元在每个时钟周期执行四次16位×16位乘法-累加(MAC)。

因此，在C6?x+核上，每个周期可执行8次16位×16位MAC。在1.2GHz时钟速率下，每秒钟可发生9600次16位MMAC。此外，C6?x+核的每个乘法器每个时钟周期可计算一次32位×32位MAC或者四次8位×8位MAC。顺便提一下，C6?52不是以900M的最快的速度工作。

C6?x+处理器的新特征有一个令人钟爱的名字SPLOOP。这一小型指令缓冲器有助于创建软件流水线操作环路，在这些环路中并行执行环路的多次迭代。SPLOOP缓冲器减小了有关软件流水线操作的代码大小。