第1章 数字信号处理和DSP系统01414.ppt

2003.2.16 TMS320C55x DSP原理及应用 DSP技术基础 汪春梅 cmwang@shnu.edu.cn 习题 P22：1，2，3，4，5，6 1.3.2 C62x系列和C64x系列C62x系列是德州仪器公司第一个采用超长指令字的DSP产品，它的内部包含6个算术逻辑单元和两个16位×16位乘法器，这样C6000系列可以在一个循环中完成8次操作。C62x系列处理器的推出具有里程碑式的意义，它为高性能DSP树立了标准。C64x系列采用了C64x内核，采用了增强型超长指令字结构，改进了流水线结构，支持32位或64位宽度存储器访问，最高处理能力已经达到9600MIPS。 第1章数字信号处理和DSP系统 1.3.3 C67x系列和C33C67x和C33是德州仪器公司的浮点数字信号处理器系列，C67x除了兼容C62x指令集之外，还支持浮点操作。其内核包括4个浮点/定点算术逻辑单元，两个定点算术逻辑单元和两个浮点/定点乘法器，支持单精度和双精度浮点运算。 浮点：数的范围大于定点，最大值和最小值 ，2e10不易溢出；浮点处理器的实现简单，32位，影响功耗和速度，成本高第1章数字信号处理和DSP系统1.3.4 C54x系列和C55x系列C54x和C55x系列是德州仪器公司为便携消费电子产品推出的低功耗16位定点数字信号处理器 ；C54x系列针对低功耗应用采用了一系列措施，在确保性能的同时保证了DSP的低功耗；C55x是在C54x基础上开发的新型低功耗、高性能数字信号处理器，它兼容C54x代码集，乘法器变成两个，而采用必威体育精装版芯片制造技术大幅度提升了DSP的主频，从而提高了C55x系列处理器的处理能力 。 第1章数字信号处理和DSP系统 1.4 DSP芯片的选择 1.4.1 运算速度DSP芯片是否符合应用要求，运算速度是非常关键的。常见的运算速度指标有如下几种： （1）指令周期：执行一条指令所需的最短时间，数值等于主频的倒数；指令周期通常以ns（纳秒）为单位。例如，运行在200MHz的TMS320VC5510的指令周期为5ns （2）MIPS：每秒百万条指令数。（3）MOPS：每秒百万次操作数。 （4）MFLOPS：每秒百万次浮点操作数 （5）BOPS：每秒十亿次操作数。 （6）MAC时间：一次乘法累加操作花费的时间。大部分DSP芯片可在一个指令周期内完成MAC操作。 （7）FFT执行时间：完成N点FFT所需的时间。FFT运算是数字信号处理中的典型算法而且应用很广，因此该指标常用于衡量DSP芯片的运算能力。 第1章数字信号处理和DSP系统 第1章数字信号处理和DSP系统这些指标都有很大的局限性。比如，指令周期和MIPS指标并不能公正地区别不同DSP速度性能上的差异，因为不同的DSP在单个指令周期内完成的任务量是不一样。例如，采用超长指令字（VLIW）架构的DSP可以在单个周期时间内完成多条指令。虽然MAC时间采用一个基本操作的执行时间作为标准来比较DSP的速度性能，但是MAC时间显然不能提供足够的信息。而且大多数DSP在单个指令周期内即可完成MAC，所以其MAC时间和指令周期是一样的。至于MOPS、BOPS和MFLOPS指标，会因为厂商对“操作”内涵诠释的不同而很难体现客观公允的评价要求。FFT执行时间虽然相对于其他指标要好一些，但要DSP在具体实时应用中对表现出的处理速度做出准确估计仍然是很困难的。目前，比较可靠的办法是利用某些典型的数字信号处理标准例程，这些例程可能是FIR或IIR滤波等“核心”算法，也可能是语音编解码等整个或部分应用程序。 1.4.2 算法格式和数据宽度DSP算法格式主要分为定点算法和浮点算法两种。一般而言，定点DSP芯片价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低；浮点DSP芯片的优点是运算精度高，但价格稍贵，功耗也较大。 第1章数字信号处理和DSP系统大多数DSP处理器使用定点算法，有些DSP处理器采用浮点算法。浮点算法比较复杂，因而浮点DSP的成本和功耗要比定点DSP高。但是使用浮点DSP更容易进行高级语言编程，而且一般不用特别解决动态范围、精度的问题。所以，如果产品对成本和功耗的要求较严格，一般选用定点DSP。设计人员需要通过理论分析或软件仿真来确定所需的动态范围和精度。如果要求易于开发、动态范围宽、精度高，可以考虑采用浮点DSP。此外，有些算法在定点DSP中采用“块浮点”方法也可以实现较宽动态范围和较高的处理精度。所谓“块浮点”就是将具有相同指数，而尾数不同的一组数据作为一个数据块进行处理。“块浮点”处理通常用软件来实现。浮点DSP的数据宽度一般为32位，而定点DSP的数据宽度可以为16位、20位、24位或32位。显然，对于相同算法格式的DSP，数据宽度越大，精度越高。但