处理器史话 | DSP独霸一方，靠得就是这些强大的算法

ZSP公司开发出第一个商业的超标量体系结构的DSPZSP164xx。超标量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。

芯原股份有限公司的ZSP系列
SIMD(Single Intructionstream Multiple Datastream, 单指令多数据流)结构
SIMD处理器把输入的长的数据分解为多个较短的数据，然后由单指令并行地操作，从而提高处理海量、可分解数据的能力。该技术能大幅度地提高在多媒体和信号处理中大量使用的一些矢量操作的计算速度，如坐标变换和旋转。

通用处理器SIMD增强的两个例子是Pentium的MMX扩展和PowerPC族的AltiVec扩展。SIMD在一些高性能的DSP处理器中也有应用。例如，DSP16000在其数据路中支持有限的SIMD风格的操作，而AnalogDevices最近推出了有名的SHARC的新一代DSP处理器，进行了SIMD能力的扩展。

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（含图象、语音）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。通常SIMD仅支持定点运算。

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和DSP软件的混合。
一个明显的例子是数字蜂窝电话，因为其中有监控和语音处理的工作。一般地，微处理器在控制上能提供良好的性能而在DSP性能上则很糟，专用的DSP处理器的特性则刚好相反。因此，有一些微处理器产商开始提供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，因为其可以潜在地提供简化设计，节省版面空间，降低总功耗，降低系统成本等。

随着对DSP能力需求的提高，DSP处理器结构正在进行新的和革新的设计，DSP、MCU、CPU的结构优点相互借用。

(4) DSP的应用
DSP广泛的应用于通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器等许多领域。以往是采用通用的微处理器来完成大量数字信号处理运算，速度较慢，难以满足实际需要；而同时使用位片式微处理器和快速并联乘法器，曾经是实现数字信号处理的有效途径，但此方法器件较多，逻辑设计和程序设计复杂，耗电较大，价格昂贵。

DSP的出现，很好的解决了上述问题。DSP可以快速的实现对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。典型的应用如下：

语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等。 图像/图形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。 军事；保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、全球定位、跳频电台、搜索和反搜索等。 仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。 自动控制：控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。 医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。 家用电器：数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等。 生物医学信号处理举例：CT，计算机X射线断层摄影装置。（其中发明头颅CT英国EMI公司的豪斯菲尔德获诺贝尔奖。）CAT，计算机X射线空间重建装置。出现全身扫描，心脏活动立体图形，脑肿瘤异物，人体躯干图像重建。心电图分析。

(5) DSP发展趋势
DSP从20世纪70年代的专用信号处理器开始，发展到今天的VLSI阵列处理器，其应用领域已经从最初的语音、声纳等低频信号的处理发展到今天雷达、图像等视频大数据量的信号处理。由于浮点运算和并行处理技术的利用，信号处理器理能力已得到极大的提高。DSP还将继续沿着提高处理速度和运算精度两个方向发展在体系结构上数据流结构以至人工神经网络结构等将可能成为下一代数字信号处理器的基本结构模式。

DSP处理器存在两种发展趋势：
一是DSP应用越来越多，如手机和便携式音频播放器等。DSP将集成更多功能，如A/D转换、LCD控制器等，系统成本和器件数将会大为降低。

另一个趋势是将DSP作为IP出售，如：亿恒科技公司的Camel和TriCore内核。随着EDA工具的不断成熟，系统设计工程师将更容易地修改DSP内核，加入用户专用外围电路以实现更专业化、更低成本的DSP解决方案。