什么是信号处理技术 信号处理发展史

信号处理发展史  

自1982年第一片数字信号处理器TMS320ClO产生以来，DSP的发展大致经历了四个阶段，也形成了目前DSP的四代产品。

(1)第一代DSP

1982年TI(Texas

Instruments)公司推出的TMS320ClO是第一代DSP的代表，它是16位定点DSP，首次采用哈佛结构，完成乘累加运算时间为390ns，处理速度较慢。

(2)第二代DSP

1987年Motorola公司推出了DSP56001，它是24位定点DSP，完成乘累加运算时间为75ns，其他产品如AT&T公司的DSPl6A，ADI(Analog

Devices Inc．)公司的ADSP一2100，TI公司的TMS320C50等，代表了第二代DSP产品。

(3)第三代DSP

1995年出现了第三代定点DSP产品，如Motorola公司的DSP56301，ADI公司的ADSP一2180，TI公司的TMS320C541等。

这些产品改进了内部结构，增加了并行处理单元，扩展了内部存储器容量，提高了处理速度，指令周期大约20ns左右。

同期出现了功能更强的32位浮点处理的DSP，如Motorola公司的DSP56000，TI公司的TMS320C3X，ADI公司的ADSP-21020等。

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(4)第四代DSP

最近几年推出了性能更高的第四代处理器，包括并行处理结构DSP和超高性能DSP．如ADI公司的32位浮点处理器SHRAC系列ADSP2106X、TI公司的TMS320C4X等，以及近两年TI公司推出的并行处理定点系列TMS320C62XX、浮点系列TMS320C67XX，ADI公司的并行处理浮点系列ADSP21160和TigerSHARC系列ADSP—TSl01S、ADSP—TS201等。

目前DSP生产厂家中最有影响的是TI公司、ADI公司、AT&T公司和Motorola公司。

其中TI公司和ADI公司的产品系列最全，市场占有率最高。

DSP处理器有定点处理和浮点处理两大类，适用于不同场合。

早期的定点处理DSP可以胜任大多数数字信号处理应用，但其可处理的数据的动态范围有限，如16位定点DSP动态范围仅96dB。

在某些数据的动态范围很大的场合，按定点处理可能会发生数据溢出，在编程时需要使用移位定标措施或者定点指令模拟浮点运算，使程序执行速度大大降低。

浮点处理器的出现解决了这些问题，它拓展了数据动态范围。

浮点DSP的综合性能优于定点DSP，在相同的指令周期内，它既可以完成32位定点运算，也可以完成浮点运算。

而且其汇编源程序容易编写、可读性好、调试方便。

随着DSP本身的不断发展，它的开发工具也不断发展和完善。

早期的DSP开发只能使用简单的命令行形式的编译器和链接器，使用汇编语言编程，且缺乏调试工具，因此开发难度大、周期长。

近几年来，DSP的开发工具向可视化发展，DSP生产厂家和第三方提供了各种软件开发环境和硬件仿真调试工具，支持DSP的程序开发。

如TI公司的Code

poser系列(cc2000， cc5000，cc6000)，ADI公司的Visual

DSP++等。

硬件调试工具普遍采用JTAG扫描方式支持在线调试、支持多处理器调试，还提供了各种评估板。

软件和硬件调试工具的发展，使DSP程序的开发过程变得相对容易。

此外，目前许多类型的DSP开发过程中可以使用c编译器，简化了开发过程。

但是针对定点DSP的c编译器编译效率不高，而浮点DSP的c编译器的效率很高，这使得浮点DSP的程序开发更简单和方便，缩短了开发周期，降低了开发成本。

随着集成电路技术的发展，DSP处理器的运算能力不断提高，从早期的5MIPS(百万条指令／秒)，目前已经达到1GFLOPS(千兆次浮点运算／秒)以上，如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701处理能力达到1GFLOPS，ADI公司的ADSP—TSl01S达到1．5GFLOPS，ADSP。

TS201S达到3GFLOPS。

但对于某些信号处理应用而言，要求信号处理能力达到每秒几百亿、上千亿次运算。

这可以通过提高DSP主频或者通过并行处理来满足，提高主频所遇到的难度和付出的成本越来越大，单处理器性能的提高受到许多因素的限制。

因此很多DSP处理器具有多处理器扩展接LI，可以方便地实现多处理器并行处理结构，如TI公司的TMS320C4X，ADI公司的ADS-2106X等。

新型DSP内部引入了并行处理技术，以满足处理速度的要求，如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701，ADI公司的ADSP—TSl01S和ADSP—TS201S等。