DSP综述论文

DSP技术的综述及展望信息学院电子1133班王凯能学号：201311611323一，内容摘要：信息化的基础是数字化。数字化的核心技术之一是数字信号处理。数字信号处理的任务在很大程度上需要由DSP器件来完成。DSP技术已成为人们日益关注的并得到迅速发展的前沿技术。本文简要介绍了数字信号处理器DSP的发展过程,概述了数字信号处(DSP)技术的发展过程，阐述了DSP的特点以及DSP芯片的应用领域，探讨了DSP的发展现状，展望了DSP系统发展的前景。Informatizationisthebasisofdigital.Digitizationisoneofthecoretechnologyofdigitalsignalprocessing.DigitalsignalprocessingtaskstoalargeextentbyDSPdevicesareneededtocomplete.DSPtechnologyhasbecomeagrowingconcernandtherapiddevelopmentofthefrontiertechnology.ThispaperbrieflyintroducesthedevelopmentprocessofdigitalsignalprocessorDSP,summarizesthedigitalsignalprocess(DSP)technologydevelopment,elaboratedthecharacteristicsofDSP,andtheapplicationofDSPchiparea,thispaperdiscussesthecurrentsituationofthedevelopmentofDSP,theoutlookoftheDSPsystemdevelopment.二，关键字：DSP发展状况展望三，正文：（一）DSP简介DSP有两种含义：digitalSignalProcessing（数字信号处理）、DigitalSignalProcessor（数字信号处理器）。我们常说的DSP指的是数字信号处理器。在当今的数字化时代背景下，DSP己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。DSP(Digitalsingleprocessor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。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，并进行其他系统芯片中把数字数据翻译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且它的实时运行速度可达到每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过了通用的微处理器，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超高运行速度，是最值得称道的两大特色。（二）DSP的发展历程最初的DSP器件只是被设计成用以完成复杂数字信号处理的算法。DSP器件紧随着数字信号理论的发展而不断发展。在20世纪60年代，数字信号处理技术才刚刚起步。60年代中期以后，快速傅里叶算法的出现及大规模集成电路的发展大大促进了DSP技术与器件的飞速发展。在当今的数字化时代背景下，DSP己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的“旗手”。DSP器件的发展大致可分为三个阶段:在DSP出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。但由于微处理器较低的处理速度不快，根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号处理方式成了日渐迫切的社会需求，到了70年代，有人提出了DSP的理论和算法基础。但那时的DSP仅仅停留在教科书上，即使是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司发布的S2811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出的mPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。随着大规模集成电路技术和半导体技术的发展，1982年世界上诞生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比微处理器快了几十倍，尤其在语言合成和编码译码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至80年代中期，随着CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代末，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信、计算机领域。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们的日常生活领域。经过20多年的发展，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面，并逐步成为电子产品更新换代的决定因素。（三）DSP的发展现状1，市场现况：中国的DSP市场作为整个半导体市场一样为国际半导体市场的一个组成部分，必然具有国际半导体市场的共性。由于它植根于中国这一特定经济与社会环境的土壤之中，又必然带有自身的强烈个性。概括而言基本特点有：1.持续的较高增长率2.基本已与国际市场接轨。具体体现在：产品和技术已基本接轨;价格和上市时间基本接轨;营销方式和服务水平正逐渐接轨。3.DSP处理器仍为TI、AGERE、ADI等占领;产品受外国大企业控制。4.海外及港台半导体企业进入中国市场的方式目前仍以产品输出为主。最先进的产品设计技术和芯片生产技术未向中国转移;最先进的工艺设备制造和原材料仍布局在中国以外。中国是亚洲发展潜力最大的市场。数码相机、MMoIP电话和手持电子设备等数码产品在中国市场的迅速发展促进了高性能DSP的广泛使用。中国的电子产品制造商众多，对低成本、易使用的DSP需求巨大。中国电子信息产业快速发展，带动DSP应用市场高度成长，2000年DSP市场总需求量为2.35亿颗，到了2001年达到3.29亿颗，成长幅度高达40%;依据CCID预测，到2005年前，年成长率将高于全球达到40%以上，预计DSP总市场需求量到2005年将达到13亿颗，市场成长迅速。2，技术现况：国内发展DSP的厂商并不多，而主要的应用产品是DVD与无线电话等，因此国内DSP的产值并不高;而在产品应用上，目前重要的DSP应用产品，如行动电话、调制解调器、HDD等个人计算机与通讯领域应用产品，都是采用国际大厂的DSPsolution。虽然目前DSP的主要应用产品的市场都是由国际半导体大厂所控制，但是我国在政策的扶植下，本土厂商积极投入研发资源，以消费性产品作为进入DSP市场的一个敲门砖，也必将在DSP市场上争得一席之地。DSP应用产品获得成功的一个标志就是进入产业化。在以往的20年中，这一进程在不断重复进行，而且周期在不断缩小。在数字信息时代，更多的新技术和新产品需要快速地推上市场，因此，DSP的产业化进程还是需要加速进行。随着竞争的加剧，DSP生产商随时调整发展规划，以全面的市场规划和完善的解决方案，加上新的开发历年，不断深化产业化进程。（四）DSP的技术展望（1）努力向系统级集成DSP迈进。缩小DSP芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。当前的DSP多数基于RISC（精简指令集计算）结构，这种结构的优点是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核，并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上，成为DSP系统级集成电路。这样的集成缩小了整机的体积，缩短了产品上市的时间，是一个重要的发展趋势（2）DSP的内核结构进一步改善。DSP的结构主要是针对应用，并根据应用优化DSP设计以极大改进产品的性能。多通道结构和单指令多重数据（SIMD）、超长指令字结构（VLIM）、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位（3）可编程DSP是主导产品。可编程DSP给生产厂商提供了很大的灵活性。生产厂商可在同一个DSP平台上开发出各种不同型号的系列产品，以满足不同用户的需求。同时，可编程DSP也为广大用户提供了易于升级的良好途径。人们已经发现，许多微控制器能做的事情，使用可编程DSP将做得更好更便宜。4）追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸。由于电子设备的个人化和客户化趋势，DSP必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备的更新步伐。同时由于DSP的应用范围已扩大到人们工作生活的各个领域，特别是便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于进一步降低功耗。按照CMOS的发展趋势，依靠新工艺改进芯片结构，DSP运算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。（5）DSP嵌入式系统。DSP嵌入式系统是DSP系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势，又具有应用目标所需要的技术特征。在许多嵌入式应用领域，既需要在数据处理方面具有独特优势的DSP，也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器(MCU)。因此，将DSP与MCU融合在一起的双核平台，将成为DSP技术发展的一种新潮流。目前，国外众多厂商涉足我国DSP产品市场，我国的DSP应用已有了相当的基础，有10多家集成电路设计企业从事数字信号处理系统(DSP)及相关产品的开发与应用。从应用范围来说，数字信号处理器市场前景看好。DSP不仅成为手机、个人数字助理等快速增长产品中的关键元件，而且它正在向数码相机和电机控制等领域挺进。随着DSP芯片的品种和技术档次不断提高以及向多功能化、高性能化、低功耗化方向发展，DSP日益进入人们的生活，在未来相当长的一段时间，我国DSP市场将蓬勃发展，今后几年市场销售额仍将保持40％以上的增长率，具有良好的市场前景。参考文献：[1]数字信号处理【M】丁美玉高西全等西安电子科技大学出版社.1997年[2]DSP在移动通信中的应用【J】张丽娟.2000(12)[3]嵌入式系统论文集.中国嵌入式系统主题研讨会，2000.[4]DSP技术及前景【J】微计算信息-2000年5期[5]DSP技术的最新发展及其应用现状【J】魏晓云陈杰曾云半导体技术.2003年28卷9期[6]申敏.DSP原理及其在移动通信中的应用.【M】人民邮电出版社.1999[7]鲁欣，赵亦工，徐秀红.数字电路设计方案的比较与选择.电子技术应用，2002(1):6-8.[8]陈宝陵，李锐丽，周智敏.主从式DSP嵌入式系统的实现.半导体技术，2001，26（9）：32-48.[9]徐伟.DSP应用的结构和发展方向.【J】.电子技术应用.1999[10]DSP发展前景.周斌