数字信号处理(吴镇扬)课后习题答案(比较详细的解答过程)chap56.ppt

5.6 数字信号处理硬件基础 数字信号处理器特点： 5.6.1 数字信号处理器结构特点  5.6.1.2 哈佛结构 改进的哈佛结构： 5.6.1.3??? 流水线处理 5.6.1.4??并行处理 5.6.2 DSP硬件构成 5.6.3 通用数字信号处理器 2、TMS320系列数字信号处理器简介 3．TMS320系列的指令特点 4、TMS320系列DSP的寻址方式 5.6.4 高速阵列信号处理系统概述 ● FIFO先进先出存储器，它可以配合流水线操作，在速度较慢和速度较快的处理器之间起缓冲作用； ● 高速缓冲存储器（cache）, 它用来保存最近使用的指令或数据，对它们提供快速的存取。 上述各种特殊的存储技术，可以使DSP放松对常规存储器的要求。 1、 通用数字信号处理器概述 从功能上分，数字信号处理器可以有专用和通用两大类。常用的专用数字信号处理器有单片并行乘累加器（TDC1010）、专用数字滤波/相关器（TDC1028）、修正的16位32阶数字横向滤波器（IMS100，可做DFT、卷积及相关）以及专用FFT芯片（TMC2310，90年代初，1024点复数FFT只需0.5 ms），等等。但是，随着超大规模集成电路技术的发展，现在的通用数字信号处理器速度越来越快、功能越来越强、并行性也越来越好，可以替代大部分的专用DSP，再加上其使用灵活、批量生产所带来的低成本等特点，所以其应用也越来越广。因此我们后面的介绍讲到DSP也都是针对通用DSP。 自1982年美国德州仪器公司（TI公司）生产出第一代通用数字信号处理器（DSP）TMS320C10以来，DSP以其独特的硬件结构和出色的运行性能，得到了迅猛的发展和广泛的应用。 常用的通用信号处理器： TMS320CXX 系列 ADSP21XXX 系列 就结构而言，DSP可以分为定点DSP和浮点DSP。定点DSP与浮点DSP在硬件结构上最大的不同之处在于数据存储结构方面。应用浮点DSP，用户不必知道如何存储数据，而应用定点DSP时就需了解数据存储格式，必须对数据格式作一些转换。在选择DSP时，用户可以从芯片性能、运行速度、价格、功耗等几个方面综合考虑。一般情况下，定点DSP适用于采样频率低的相对比较简单的算法，浮点DSP适用于采样频率高的相对比较复杂的算法。 DSP的市场正成为半导体行业关注的热点，其应用由最初的军用尖端技术拓展到通讯、计算机、家电、办公自动化、仪器仪表、汽车电子、工业控制等许多领域。 在诸多应用中，通讯占了很大比例。通讯技术的快速发展与DSP的发展密不可分。移动电话、调制解调器等是目前DSP应用最多的一类产品。采用了特殊功能DSP的调制解调器使访问因特网的速度得到提高。 参见新书P220～222 (1)TMS320C2000系列 低价格定点DSP，应用于电源功率控制、电机控制等。 (2)TMS320C5000系列 低功耗定点DSP ，工作电压接近1伏，应用于手机、便携式产品、值更系统等。 (3)TMS320C6000系列 并行、高速、高性能浮点DSP，主要应用于复杂系统。 TMS320系列有着相当优越的指令系统。其主要特点是： (1)乘累加指令MACD 对数字信号处理中大量存在的形如 的卷积、相关与横向滤波器运算，用如下两条指令实现： RPTK N MACD RPTK N是重复指令，表示下一条指令将重复N+1次，指令MACD实现乘法和累加操作，具体操作为: (P)+(ACC)→ACC; (dma)*(pma,由PFC寻址)→P；(dma)→dma+1; (PFC)+1→PFC；（重复计数器）-1→重复计数器 其中pma和dma是地址，pma存放滤波器系数h(k)，正向存放，dma存放数据样值，反向存放，最低位存放必威体育精装版样值，最高位存放最旧样值。RPTK指令需要一个指令周期，重复执行时一旦流水线开始便只需要一个指令周期。 但如用MAC指令实现循环乘，即使程序和数据都放在片内RAM，执行一次循环也需要三个指令周期。 (3)指令SQRA可用来实现一个数的平方并与前边的结果累加，而SQRS实现一个数的平方后与前面的数相减，这对于 的运算十分有效。 (4)规格化指令NORM通过左移来规格化累加器中的定点数(定点DSP)： 它将ACC的31位与30位异或，结果为0则置TC=0，说明最高两位相同，最高位是符号扩展位； 将ACC内容左移，删除多余的符号位并将AR（ARP）加1； 多