DSP:處理信息的器件-中文百科頻道

信号處理

現代社會對數據通信需求正向多樣化、個人化方向發展。而無線數據通信作為向社會公衆迅速、準确、安全、靈活、高效地提供數據交流的有力手段，其市場需求也日益迫切。正是在這種情況下，3G、4G通信才會不斷地被推出，但是無論是3G還是4G，未來通信都将離不開DSP技術（數字信号處理器)，DSP作為一種功能強大的特種微處理器,主要應用在數據、語音、視像信号的高速數學運算和實時處理方面，可以說DSP将在未來通信領域中起着舉足輕重的作用。

為了确保未來的通信能在各種環境下自由高效地工作，這就要求組成未來通信的DSP要具有非常高的處理信号的運算速度，才能實現各種繁雜的計算、解壓縮和編譯碼。而目前DSP按照功能的側重點不一樣，可以分為定點DSP和浮點DSP，定點DSP以成本低見長，浮點DSP以速度快見長。如果單一地使用一種類型的DSP，未來通信的潛能就不能得到最大程度的發揮。為了能将定點與浮點的優勢集于一身，突破 DSP技術上的瓶頸，人們又推出了一種高級多重處理結構--VLIW結構，該結構可以在不提高時鐘速度的情況下，實現很強的數字信号處理能力，而且它能同時具備定點DSP和浮點DSP所有的優點。

為了能推出一系列更高檔的新技術平台，人們又開始注重DSP的内核技術的開發，因為DSP的内核就相當于計算機的CPU一樣，被譽為DSP的心髒，大量的算法和操作都得通過它來完成，因此該内核結構的質量如何，将會直接影響整個DSP芯片的性能、功耗和成本。

考慮到未來無線訪問Internet因特網和開展多媒體業務的需要，現在美國的Sun公司又開始準備準将該公司的拳頭産品--PersonalJava語言嵌入到DSP中，以便能進一步提高DSP在處理信号方面的自動化程度和智能化程度。當然，在以前DSP中也潛入了其他軟件語言，例如高級C語言，但這種語言在處理網絡資源以及多媒體信息方面無能為力；而PersonalJava是一種适合個人網絡連接和應用的Java環境，基于該環境的個人通信系統可以從網絡和Internet網上下載數據和圖像。此外，人們還在研究開發符合MPEG-4無線解壓縮标準DSP，該壓縮标準将為未來通信傳輸各種多媒體信息提供了依據。

作為一個案例研究，我們來考慮數字領域裡最通常的功能：濾波。簡單地說，濾波就是對信号進行處理，以改善其特性。例如，濾波可以從信号裡清除噪聲或靜電幹擾，從而改善其信噪比。為什麼要用微處理器，而不是模拟器件來對信号做濾波呢？我們來看看其優越性：模拟濾波器（或者更一般地說，模拟電路）的性能要取決于溫度等環境因素。而數字濾波器則基本上不受環境的影響。

數字濾波易于在非常小的寬容度内進行複制，因為其性能并不取決于性能已偏離正常值的器件的組合。一個模拟濾波器一旦制造出來，其特性（例如通帶頻率範圍）是不容易改變的。使用微處理器來實現數字濾波器，就可以通過對其重新編程來改變濾波的特性。

架構

數字信号處理是一種将現實世界中的真實信号(專業術語稱之為連續信号)轉換為計算機能夠處理的信息的過程。比如人們說話的聲音，這就是一個連續信号,除此之外，現實生活中還有很多這樣的信号，比如光、壓力、溫度等等。這些信号通過一個模拟向數字的轉換過程(稱之為AD)，變成數字信号送給處理器，進行數字計算，處理結束後，再把結果通過數字向模拟的轉換過程重新變成連續信号(稱之為DA)。用一般的通用微處理器可以完成這些工作，但是面臨的問題是滿足如此高的計算速度，就很難保證耗電量很低，更難保證價格足夠便宜。因此，另一種微處理器應運而生：數字信号處理器，簡稱DSP。

DSP是微處理器的一種,這種微處理器具有極高的處理速度.因為應用這類處理器的場合要求具有很高的實時性(Real Time)。比如通過移動電話進行通話,如果處理速度不快就隻能等待對方停止說話，這一方才能通話。如果雙方同時通話，因為數字信号處理速度不夠,就隻能關閉信号連接.在DSP出現之前數字信号處理隻能依靠MPU(微處理器)來完成。但MPU較低的處理速度無法滿足高速實時的要求。因此，直到70年代，有人才提出了DSP的理論和算法基礎。那時的DSP僅僅停留在教科書上，即便是研制出來的DSP系統也是由分立元件組成的，其應用領域僅局限於軍事、航空航天部門。

90年代DSP發展最快，相繼出現了第四代和第五代DSP器件。現在的DSP屬於第五代産品，它與第四代相比，系統集成度更高，将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、計算機領域大顯身手，而且逐漸滲透到人們日常消費領域。