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现代DSP芯片功能的扩展概述
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2017-10-25
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数字信号处理器（DSP）做某些模拟工作比模拟电路要出色，因此得以生存。在某些情况下，由于成本或复杂性的原因，任务甚至不能考虑用模拟电路，DSP仍然是一种可行的选择，在很多情况下可以轻松地完成那些任务。
这是因为DSP进行算术运算既好又快，如加法和乘法。聪明的数学家和工程师利用了这一实际，通过创造算法来解决主要采用两种数学运算的复杂的信号处理任务。
如今的DSP芯片不仅仅只是一个优秀的处理引擎。芯片上还集成了存储子系统、高速接口、I/O等等。增加这些部件的目的是为了提高整体性能，降低功耗以及针对特殊的处理任务。
为了更好地理解各种DSP芯片的可用选项以及器件各部分是如何配合作为一个整体，分析当今市场上几种有代表性的DSP是有帮助的。我们将仔细研究单核、单核加微控制器以及多核DSP芯片的例子。
单核DSP芯片
认为DSP芯片有一个单DSP核是很自然的，例如，TI的TMS320C6452（图1）。此芯片是高性能固点DSP的TMS320C64x+家族的一员，针对工艺密集的多通道电信基础设施和医用成像系统。DSP核只不过是芯片设计的一部分，芯片的其余部分还包括存储器、I/O以及其他功能模块。
C6452 DSP集成了组织为两级存储子系统的片上存储器。一级（L1）程序和数据存储器每个都是32k字节。此存储器可配置为映射RAM、高速缓存，或者两者的某种组合。
当配置为高速缓存时，L1程序（L1P）是一个直接映射高速缓存，而L1数据（L1D）是一个双向指令集结合高速缓存。二级（L2）存储在程序与数据空间之间共享。L2存储也能配置为映射RAM、高速缓存或者两者的某种组合。设计师可使用片上存储器为其项目增加特色。
C6452还包括两个串行吉比特媒体独立接口（SGMII）以太媒体接入控制（MAC）口和一个吉比特开关。此开关通过自动监控数据流以确保只有一个合适的TI将决策门加到所能的开关上，例如，用来辨别语音和数据通信，以提高多芯片设计的效率。如果DSP全部用于语音处理，就会阻止数据流进入，这样可更有效地使用其处理带宽。此外，器件具有两个电信串行接口端（TSIP），可无缝连接至常见电信串行数据流。
C6452上的其他I/O有一个66MHz PCI接口或通用主机端接口（UHPI）；一个到外部存储器的双数据率（DDR2）接口；TI开发的专利串行通信接口VLYNQ；一个16位外部存储器接口（EMIFA）；一个多通道通用音频串行口（McASP）；以及其他熟悉的接口。从此DSP的I/O判断，可以肯定它是用于电信应用。其他应用用的是不同的I/O。
C6452和TI其他几款DSP的核心是C64x mega模块，其组成包括几个元件：C64x+处理器、L1程序和数据存储控制器、L2存储控制器、内部DMA（IDMA）、中断控制器、掉电控制器以及外部存储控制器（图2）。Mega模块还支持对L1P、L1D和L2存储器的存储保护。此外还提供mega模块资源的带宽管理。
这是因为DSP进行算术运算既好又快，如加法和乘法。聪明的数学家和工程师利用了这一实际，通过创造算法来解决主要采用两种数学运算的复杂的信号处理任务。
如今的DSP芯片不仅仅只是一个优秀的处理引擎。芯片上还集成了存储子系统、高速接口、I/O等等。增加这些部件的目的是为了提高整体性能，降低功耗以及针对特殊的处理任务。
为了更好地理解各种DSP芯片的可用选项以及器件各部分是如何配合作为一个整体，分析当今市场上几种有代表性的DSP是有帮助的。我们将仔细研究单核、单核加微控制器以及多核DSP芯片的例子。
单核DSP芯片
认为DSP芯片有一个单DSP核是很自然的，例如，TI的TMS320C6452（图1）。此芯片是高性能固点DSP的TMS320C64x+家族的一员，针对工艺密集的多通道电信基础设施和医用成像系统。DSP核只不过是芯片设计的一部分，芯片的其余部分还包括存储器、I/O以及其他功能模块。
C6452 DSP集成了组织为两级存储子系统的片上存储器。一级（L1）程序和数据存储器每个都是32k字节。此存储器可配置为映射RAM、高速缓存，或者两者的某种组合。
当配置为高速缓存时，L1程序（L1P）是一个直接映射高速缓存，而L1数据（L1D）是一个双向指令集结合高速缓存。二级（L2）存储在程序与数据空间之间共享。L2存储也能配置为映射RAM、高速缓存或者两者的某种组合。设计师可使用片上存储器为其项目增加特色。
C6452还包括两个串行吉比特媒体独立接口（SGMII）以太媒体接入控制（MAC）口和一个吉比特开关。此开关通过自动监控数据流以确保只有一个合适的TI将决策门加到所能的开关上，例如，用来辨别语音和数据通信，以提高多芯片设计的效率。如果DSP全部用于语音处理，就会阻止数据流进入，这样可更有效地使用其处理带宽。此外，器件具有两个电信串行接口端（TSIP），可无缝连接至常见电信串行数据流。
C6452上的其他I/O有一个66MHz PCI接口或通用主机端接口（UHPI）；一个到外部存储器的双数据率（DDR2）接口；TI开发的专利串行通信接口VLYNQ；一个16位外部存储器接口（EMIFA）；一个多通道通用音频串行口（McASP）；以及其他熟悉的接口。从此DSP的I/O判断，可以肯定它是用于电信应用。其他应用用的是不同的I/O。
C6452和TI其他几款DSP的核心是C64x mega模块，其组成包括几个元件：C64x+处理器、L1程序和数据存储控制器、L2存储控制器、内部DMA（IDMA）、中断控制器、掉电控制器以及外部存储控制器（图2）。Mega模块还支持对L1P、L1D和L2存储器的存储保护。此外还提供mega模块资源的带宽管理。
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