T9-Implementation-of-DSP-system

SpecialEnglishforElectronicInformationEngineeringSunJingCollegeofPhysicsandMechatronicsEngineeringUnit9ImplementationofDSPsystemDSP系统的实现【BasicKnowledge】微处理器(Microprocessor)的分类1.GPP：GeneralPurposeProcessor，通用处理器•采用冯·诺依曼结构(VonNeumannArchitecture，又称普林斯顿结构，PrincetionArchitecture)，将程序存储器和数据存储器合并在一起编址统一；•8086/286/386/486/Pentium/PentiumII/PentiumIII。Unit9ImplementationofDSPsystem【BasicKnowledge】微处理器(Microprocessor)的分类2.MCU：MicroControllerUnit，单片机•除了通用CPU所具有的ALU和CU，还有存储器(RAM/ROM)、寄存器、时钟、计数器、定时器、串/并口，有的还有A/D，D/A；•有哈佛结构(51系列、AVR系列)，将程序指令存储和数据存储分开编址；•有冯·诺依曼结构(96系列、freescale)。Unit9ImplementationofDSPsystem【BasicKnowledge】微处理器(Microprocessor)的分类3.DSP：DigitalSignalProcessor，数字信号处理器•采用哈佛结构；•采用一系列措施保证数字信号的处理速度，如对FFT的专门优化。Unit9ImplementationofDSPsystem【BasicKnowledge】微处理器(Microprocessor)的分类4.ARM：AdvancedRISCMachines•RISC：精简指令集计算机(ReducedInstructionSetComputer)；•ARM既可以认为是一个公司的名字(安谋公司)，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字；•ARM7是冯·诺伊曼结构；ARM9、ARM10和ARM11是哈佛结构。Unit9ImplementationofDSPsystemDigitalSignalProcessor，简称DSP，数字信号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。DigitalSignalProcessing，数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。【Distinction】Unit9ImplementationofDSPsystemPart1IntroductionParagragh1–buildingblock：模块；构件–inthiscase：既然这样–mainconcern：关注；关切；忧虑–desiredfilter：理想滤波器–algorithm：算法–convertinto：把…转变成，把…转化为–insuchcases：在这种情况下–noncritical：非关键的–memory：存储器；内存Unit9ImplementationofDSPsystem【译文】简介数字信号处理中的任何模块都可以在简易个人计算机上通过执行软件程序来实现。这样，设计者关注的是将理想滤波器描述成一种高效的、易于转化成软件的算法。在这种情况下，除了存储器大小、处理速度和数据输入/输出等细节，硬件显得不是很重要。Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-0–strategy：策略；战略–tohand：在手头；收到；占有直接应用–systemarchitecture：系统结构–minimalcost：最低成本–large-scaleproduction：大规模生产Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-0【译文】另一种实现方法是基于专用硬件，尤其适合于直接应用。在这种情况下，设计系统结构时，系统的速度会受到最低成本的限制。这种实现形式主要用于调节要求高处理速度或大规模生产的应用中。利用合适的硬件实现给定系统时，有四种主要形式：Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-1/2–component：元器件–PLD：programmablelogicdevice，可编程逻辑器件–FPGA：filedprogrammablegatearray，现场可编程门阵列–CPLD：ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件–intermediate：中间的,中级的–discretehardware：分立硬件；独立硬件–full-custom：全定制Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-1/2【译文】1.使用基本的商业电子元器件和集成电路开发专用结构。2.使用可编程逻辑器件（PLD），例如现场可编程门阵列（FPGA）。PLD是分立硬件和全定制集成电路或数字信号处理器之间的中间集成阶段产品。Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-3–dedicated：专用的–VLSI：verylargescaleintegration，超大规模集成电路–siliconchip：硅片–ASIC：application-specificintegratedcircuit，专用集成电路–specification：指标–powerconsumption：功耗–testability：可测试性；易测性–overallproductioncost：总的生产成本Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-3–withtheaidof：借助于,通过…的帮助–computer-automated：计算机自动化–general-purpose：通用的–semi-automated：半自动的–complier：编译器–descriptionlanguage：描述语言–library：库–memoryunit：存储器单元–behavioraldescription：行为描述Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-3【译文】3.使用设计超大规模集成电路（VLSI）的计算机自动化工具，来设计可直接应用的专用集成电路。VLSI技术允许一些基本处理系统集成在一个硅片上。设计专用集成电路（ASIC）的基本目标是使最终设计满足严格的指标要求，如芯片面积、功耗、处理速度、可测试性以及总的生产成本等。可利用计算机自动化设计系统来完成这些要求。最早的通用半自动化设计工具是20世纪80年代中期开发的硅编译器。在这些系统中，理想信号处理系统的中级描述语言被转为最终设计，它利用库来描述了如加法器、存储器和乘法器等的标准元件的物理实现。现在，硅编译器已经具备更现代化的方法来进行ASIC设计，它采用了一种叫做行为描述的高级表达形式。Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-4–externalmemory：外部存储器–fixed-point：定点–floating-point：浮点–internalmemory：内部存储器Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2-4【译文】4.利用商业通用数字信号处理器(DSP)实现理想系统。完整的DSP硬件系统必须包含外部存储器、输入/输出数据接口，有时也包含模/数和数/模转换器。现在许多商用DSP具有定点或浮点运算、宽范围的时钟速度和价格，内部存储器及快速乘法器等特点。Unit9ImplementationofDSPsystemPart2DigitalSignalProcessorsParagragh1–Harvardarchitecture：哈佛结构–datapath：数据通路–bus：总线–distinctfrom：与…截然不同–programpath：程序路径–instruction：指令–search：查询–simultaneously：同时地Unit9ImplementationofDSPsystem【译文】数字信号处理器数字信号处理器（DSP）是可编程的通用处理器，它代表了一种成本低、效率高、且可实现非常复杂且有效的数字信号处理算法的方法。大多数DSP采用了哈佛结构，其数据通路（包含总线和存储器）不同于程序通路，允许在执行一条查询指令的同时执行另一条指令和其他任务。Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh2–parallelmultiplier：并行乘法器–multiplication：乘法–clockcycle：时钟周期–instructionset：指令集•asetofinstruction：指令集–microprocessor：微处理器–amatterof：关于…的问题–translate：翻译；解释；转化–anorderedlistof：…的有序列表Unit9ImplementationofDSPsystem【译文】如今，大多数DSP具有快速并行乘法器，可在一个时钟周期内完成乘法操作。大多数DSP的指令集与标准微处理器的一样，其算法实现基本上是将理想的数学运算转化为属于DSP完整指令集中的有序命令列表。Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh3–amountoftime：时间总量–family：族–ANSI：AmericanNationalStandardsInstitute，美国国家标准局–suboptimal：次最优的–withrespectto：关于…，至于…–computational：计算的Unit9ImplementationofDSPsystem【译文】使用DSP的主要优点包含合理的成本和缩短实现理想算法所需的时间。事实上，所有主要的DSP产品族都有专门的开发工具，允许使用例如ANSIC等高级语言进行编程和调试。DSP的缺点是必须添加附加硬件，如I/O端口的接口、模/数和数/模数据转换器、内部存储器。从计算速度方面来说，在给定应用系统中，由于DSP电路具有通用性，所以相比于专用硬件，DSP电路相比不是最好的。Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh4-1–inanutshell：简言之–arithmetic：算术–demanding：要求高的，要求严格的–wordlength：字长–ALU：Arithmeticlogicalunit，算术逻辑单元–bitwiseoperation：按位操作–addressingconflict：地址冲突Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh4-1【译文】简言之，现在商业DSP的硬件特性有：(1)对于简单应用程序，使用定点运算；是对于复杂的、高要求的应用程序，使用浮点运算。(2)较长的字长。现在大多数DSP至少使用12位或16位表示内部数据，并允许进行双精度运算。(3)使用完整指令集的可扩展ALU，进行双精度运算或位运算。(4)多系统总线，用于快速存储器访问和减少地址冲突。Unit9ImplementationofDSPsystemParagragh4-2–parallelmultiplier：并行乘法器–multiply-and-accumulation：乘加(运算)，简称MAC。–RAM：RandomAccessMemory，随机存取存储器–look-uptable：查找表–c