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ASIC和DSP及ARM与FPGA的特点和区别说明
安德森大
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1、ASIC、DSP 及 ARM 的特点
ASIC 是 Application Specific Integrated Circuit 的英文缩写，是一种为专门目的而设计的集成电路。ASIC 设计主要有全定制（full-custom）设计方法和半定制（semi-custom）设计方法。半定制设计又可分为门阵列设计、标准单元设计、可编程逻辑设计等等。全定制方法是完全由设计师根据工艺，以尽可能高的速度和尽可能小的面积以及完全满意的封装、独立地进行芯片设计。这种方法虽然灵活性高，而且可以达到最优的设计性能，但是需要花费大量的时间与人力来进行人工的布局布线，而且一旦需要修改内部设计，将不得不影响到其它部分的布局。所以，它的设计成本相对较高，适合于大批量的 ASIC 芯片设计，如存储芯片的设计等等。相比之下，半定制方法是一种基于库元件的约束性设计。约束的主要目的是简化设计、缩短设计周期，并提高芯片的成品率。它更多地利用了 EDA 系统来完成布局布线等工作，可以大大地减少设计工程师的工作量，因此它比较适合于小规模设计生产和实验。
DSP（DigitalSingnalProcessor，数字信号处理器）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP 采用的是哈佛结构设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为“0”或“1”的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。当然，与通用微处理器相比，DSP 芯片的其他通用功能相对较弱些。
ARM（Advanced RISC Machines/microprocessor）嵌入式处理器是一种 32 位高性能、低功耗的 RISC（Reduced Instruction Se tComputing，精简指令集）芯片，它由英国 ARM 公司设计，世界上几乎所有的主要半导体厂商都生产基于 ARM 体系结构的通用芯片，或在其专用芯片中嵌入 ARM 的相关技术，如 TI、Motorola、Intel、Atmel、Samsung、Philips、 Altera、Nec、Sharp、NS 等公司都有相应的产品。ARM 只是一个核，ARM 公司自己不生产芯片，采用授权方式给半导体生产商。目前，全球几乎所有的半导体厂家都向 ARM 公司购买了 各种 ARM 核，配上多种不同的控制器（如 LCD 控制器、 SDRAM 控制器、DMA 控制器等）和外设、接口，生产各种基于 ARM 核的芯片。目前，基于 ARM 核的各种处理器型号有好几百种，在国内市场上，常见的有 ST、TI、NXP、Atmel、Samsung、OKI、Sharp、Hynix、Crystal 等厂家的芯片。用户可以根据各自的应用需求，从性能、功能等方面考察，在许多具体型号中选择最合适的芯片来设计自己的应用系统。由于 ARM 核采用向上兼容的指令系统，用户开发的软件可以非常方便地移植到更高的 ARM 平台。ARM 微处理器一般都具有体积小、功耗低、成本低、性能高、速度快的特点，目前 ARM 芯片广泛应用于工业控制、无线通信、网络产品、消费类电子产品、安全产品等领域，如交换机、路由器、数控设备、机顶盒、STB 及智能卡都采用了 ARM 技术，并在将来取得更广泛的应用。
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