摘要：本文介绍了数字信号处理器DPS的发展状况， DSP的发展特点、性能及评价体系，阐述了现代DSP的五种结构，介绍了DSP的一些应用情况，最后描述了DSP的发展趋势。
关键词：DSP DSP结构
1 数字信号处理器的产生及发展
随着电子技术的飞速发展，计算机家族日益扩大，逐步分离为众多相对独立的分支。微处理器就是其中一个重要分支，尤其是可编程数字信号处理器DSP系列，它既保持了微处理器自称系统的特点，又具有优于通用微机CPU对数字信号处理的运算能力。
2 DSP的特点、性能及其评估标准
DSP处理器的结构和指令是专门针对信号处理而设计和开发的，它具有以下特点：硬件乘法累加操作（MAC）、哈佛结构、零消耗循环控制、特殊寻址模式、执行时间的可预测性、具有丰富的外设。
DSP处理器的性能可分为三个档次：低成本，低性能DSP，低能耗的中段DSP和多样化的高端DSP。
评价处理器性能的指标有很多，最常用的是速度，但能耗和存储能量指标也很重要，特别是在嵌入系统应用上。鉴于DSP的日益增多，系统设计者要想选出在给定应用设备上能够提供最佳性能的处理器变的比较困难。由于DSP应用程序的特征之一是大部分的处理工作集中在程序的一部分（核心程序），因此可以用与信号处理相关的基准程序来测试评估DSP处理器。
3 DSP结构
最近两年，DSP处理器的更高性能由于不能从传统结构中得到解决，因此提出了各种提高性能的策略。其中提高时钟频率似乎是有限的，最好的方法是提高并行性。提高操作并行性可以有两个途经实现：提高每个指令执行操作的数量，或者是提高每个指令周期中之行的指令的数量。这两种并行要求产生了多种DSP新结构。
（1）增强型DSP。传统上DSP处理器在一条指令周期只发射并执行一条指令。这种单流，复杂指令的方法使得DSP处理器获得很强大的性能而无须大量内存。
在保持DSP结构和上述指令不变的情况下，要提高每个指令的工作量，其中一个办法是用额外的执行单元和增加数据通路。我们把使用这种方法的DSP叫做“增强型常规DSP”，
（2）VLIW结构。有些DSP采用一种更RISC化的指令集，并且在一条指令周期执行多条指令，使用大的统一的寄存器堆。VLIW结构的优点是高性能，结构规整（潜在的易编程和好的目标编译系统）。缺点是高功耗，代码膨胀-需要宽的程序存储器，新的编程/编译困难（需要跟踪指令安排，易破坏流水线使性能下降）。
（3）超标量体系结构。像VLIW处理器一样，超标量体系结构并行的流出和执行多个指令。但跟VLIW处理器不同的是，超标量体系结构不清楚指定需要并行处理的指令，而是使用动态指令规划，根据处理器可用的资源，数据依赖性和其它的因素来决定那些指令要被同时执行。超过标量体系结构已经长期用于高性能的通用处理器中。超标量体系结构的优点是性能有大的跨越，结构规整，代码宽度没有明显增长。缺点是非常高的功耗，指令的动态安排使代码优化困难。
（4）SIMD结构。单指令多数据流（SIMD）处理器把输入的长的数据分解为多个较短的数据，然后由单指令并行的操作，从而提高处理海量，可分解数据的能力。该技术能大幅度的提高在多媒体金额信号处理中大量使用的一些使两操作的计算速度，如坐标变换和旋转。
SIMD结构由于使总线、数据通道等资源充分使用，并无需改变信号处理算法的基本结构，因此SIMD结构使用越来越普遍。SIMD结构遇到的问题是算法、数据结构必须满足数据并行处理的要求，为了加速，循环常常需要被拆开，处理数据需要重新安排调整。SIMD仅支持定点运算。
（5）DSP、微控制器的混合结构。许多的应用需要以控制为主的软件的DSP软件的结合。有一些微处理器生产商开始提供DSP增强版本的微处理器。用单处理器完成两种软件的任务是很有吸引力的，因为其可以潜在的提供简化设计，节省版面空间，降低总功耗，降低系统成本等。DSP和微处理器结合的方法有：在一个节上集成多种处理器、DSP作为协处理器、DSP核移植到已有的微处理器上、微处理器与已有的DSP集成在一起、全部新的设计等。
4 DSP的应用及发展趋势
DSP的应用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信、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。
DSP处理器的发展趋势是结构多样化，集成单片化用户化，开发工具更完善，评价体系更全面更专业。
VLIW结构、超标量体系结构和DSP/MCU混合处理器是DSP结构发展的新潮流。
在DSP综合集成方面将出现：用户可定制DSP，块组建DSP，可编程整数DSP，多媒体DSP等。未来的DSP处理器将集成DSP处理器核，微控制器，存储器RAM和ROM、串行口，模数转换器等。
DSP的评价体系和开发工具也将得到很大发展。
5 结束语
数字信号处理器以其功能强、速度快、接口简单、稳定性好、编程和开发方便、精度高的特点成为信号处理系统开发的主流器件，在通信、语言、图像、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到了日益广泛的应用。随着数字信号处理新技术及微电子技术的不断发展，DSP的处理速度将会不断提高，应用范围将更加广泛，必将为数字化事业的发展奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]Piedra R M，et al.Digital signal processing cimes of age.IEEE Spectrum，1996，（5）：70-74
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