德州仪器首席科学家谈DSP 30年简史

从产品到使能器的转变
也许有人会觉得DSP作为一个产品，从一文不值到创造每年数十亿美元的价值之后又销声匿迹很奇怪。但是这确实是一个好消息的开始。它并没有销声匿迹，只是融入到了每一部数字处理系统中而已。为什么这么说呢，因为我们在IC技术中所做的努力已经允许在硅芯片中嵌入DSP。曾经的DSP是非常大的，而如今却小到几乎看不见。首个可编程DSP TMS32010将其裸片的四分之一用于乘法器，而现在的乘法器如此的小就像曾经用过的接合垫。DSP的核心理论现在也可以在嵌入式处理器世界中获得更大的发挥价值。

从另一个角度看来，我们也在针对特定市场的需求为我们的信号处理器进行着优化。与其说我们打造了一条DSP产品线，不如说我们打造了一条通信信号处理器、音频信号处理器、视频信号处理器、图像信号处理器和马达控制处理器的产品线，所有这些都能采用DSP的理论和硬件。很显然，下一步是很关键的，就是我们要将DSP集成在各种系统处理器（像ARM）、各种加速器和外设中，通过集成化这些元素，我们就创造出了完整的嵌入式处理器的系统解决方案。所以信号处理的历史，从发现DSP理论到目前为止，可以总结为信号处理理论到信号处理器产品的转变，甚至是到嵌入式处理器系统的使能器的转变。

而DSP的第三个发展方向是创造了多线程处理架构。随着具有特定应用的系统渐渐兴起，从可编程的处理器转向可配置处理器，再到单功能处理器，这些都是合理的。因为实际信号的平行性，这种转移到固定功能单元是普遍的。在RISC处理器与多种可配置IP模块组合后的控制下，一个崭新的嵌入式处理系统出现了。这与一台设备中有多个完全相同的处理器概念是不同的，这个信号处理的世界是虽然符合阿姆达尔定律（阿姆达尔定律的主要观点是随着系统中处理器的不断增加，系统的速度将会趋于稳定）的世界，但这个世界又是一个特例，因为该系统可以被拆成数个小的专用并行处理单元。而这些单功能的加速器具有更高的性能、更低的功耗和更低的成本，使得系统更加的稳定易用。

这三项重大的研发成果把我们带到了今天，这是一个多么令人兴奋的时代，系统设计师们仍然在寻找着超乎我们想象的机遇。在客户方面看来：技术允许DSP成为高度优化的解决方案的一部分，满足了他们差异化的需求，与那个微处理器的只有一种通用型号的时代形成了鲜明对比。有了高度优化的SoC，我们可以提供更高的性能、更低的功耗和更低的成本。

展望未来
所以，我们下一步将要怎样走呢？别急，有意思的事才刚刚开始。我们现在有多重选择：最低功耗器件；低功耗、电池供电的器件；和极高性能的并行处理系统。我们可以将嵌入式处理系统同异质处理器（heterogeneous processors）、加速器和周边外设结合起来处理旧的信号和新的信号。处理信号的需求在不断增长。我的一个麻省理工学院的朋友说："永远都会有新的吸引人的信号出现，永远都会有处理信号的需求。"目前的IC技术让我们在处理信号上面变得更容易，成本更低，功耗更小，而且器件的尺寸也更加迷你。
通过提升处理器的性能，我们还可以探索一些我们过去没有考虑到的新信号。例如，即将引入的3D图像和视频分析。的确，这些概念已经存在很多年了，但是我们现在才有足够的处理性能来精确地做一些得心应手的处理。

在这幅宏图的另一端是极低功耗。有了这样的技术，我们可以发掘一些新的概念，如"能量清道夫（energy scavenger）"和"永久设备（perpetual device）"等。这些完全是新的机遇，我们对其还一无所知，我们要对它们进行探索。而云计算的概念为我们探索这些领域打开了一扇窗----我将其叫做"clutter around the cloud"，我们将会发掘出上千种可以和"云"扯上关系的东西，像包括智能传感器和超薄客户端等等。最后一个令人兴奋的事情是，在集成电路技术的这一点上，我们可以考虑结合数字和模拟概念来更好地处理信号。

这是一个令人兴奋的技术新纪元。我亲身经历了从DSP诞生，帮助其成长，到眼见其成熟。我也见证了从当初的一个器件到如今的每个器件中都有DSP的技术，通过以下这些努力：
1） 通过TI的DSP技术，我们很快将会看到，现在那些很笨重很昂贵的医疗设备通过TI DSP技术将会变得小到可以拿在内科医生和急诊医生的手中。
2） 便携超声仪器将很快应用于阿富汗和伊拉克的野战医院中，它们也将改变印度和中国的医疗保健现状。
3） 通过使用TI的DSP技术，空调等家用电器进行了调速电动机控制以后，效能正在发生戏剧性的改进。
4） 安全摄像头正在脱离模拟的时代，转向基于IP的数字技术，可以通过更加精细地分析迅速的报警。
5） 电动车正在被基于安全的系统"照看"着，随时提醒司机潜在的危险。
6） 太阳能和风能等替代能源利用TI的DSP技术将直流电转化为交流电，从而可以安全地接入电网。

这些都是真正激动人心的伟大时刻。TI的DSP技术正在让人们的生活更健康、安全、环保、智能，也更有乐趣。而且，就DSP技术为世界带来的改变来看，我们现在还仅仅是享受到皮毛而已。