也許有人會(huì)覺(jué)得DSP作為一個(gè)產(chǎn)品，從一文不值到創(chuàng)造每年數(shù)十億美元的價(jià)值之后又銷(xiāo)聲匿跡很奇怪。但是這確實(shí)是一個(gè)好消息的開(kāi)始。它并沒(méi)有銷(xiāo)聲匿跡，只是融入到了每一部數(shù)字處理系統(tǒng)中而已。在IC技術(shù)中所做的努力已經(jīng)允許在硅芯片中嵌入DSP。曾經(jīng)的DSP是非常大的，而如今卻小到幾乎看不見(jiàn)。

1、DSP芯片的起源

DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。其獨(dú)特之處在于它能即時(shí)處理資料，正是這項(xiàng)即時(shí)能力使得DSP最適合支援無(wú)法容忍任何延遲的應(yīng)用。

其內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來(lái)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。現(xiàn)在DSP產(chǎn)品很多，定點(diǎn)DSP有200多種，浮點(diǎn)DSP有100多種。目前主要供應(yīng)商有TI、ADI、Motorola等，其中TI占有最大的市場(chǎng)份額主導(dǎo)產(chǎn)品。

TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，這是DSP應(yīng)用歷史上的一個(gè)里程碑，從此DSP芯片開(kāi)始得到真正的廣泛應(yīng)用。由于TMS320系列DSP芯片具有價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，所以逐漸成為目前最有影響、最為成功的DSP系列處理器。

首個(gè)可編程DSPTMS32010將其裸片的四分之一用于乘法器，而現(xiàn)在的乘法器如此的小就像曾經(jīng)用過(guò)的接合墊。DSP的核心理論現(xiàn)在也可以在嵌入式處理器世界中獲得更大的發(fā)揮價(jià)值。

從另一個(gè)角度看來(lái)，在針對(duì)特定市場(chǎng)的需求為信號(hào)處理器進(jìn)行著優(yōu)化。與其說(shuō)打造了一條DSP產(chǎn)品線，不如說(shuō)打造了一條通信信號(hào)處理器、音頻信號(hào)處理器、視頻信號(hào)處理器、圖像信號(hào)處理器和馬達(dá)控制處理器的產(chǎn)品線，所有這些都能采用DSP的理論和硬件。

2、DSP技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

①數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善,多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)(SIMD)特大指令字組(LIM將在新的高性能處理器中將占主導(dǎo)地位，如AnalogDevices的ADSP2116x。

②DSP和微處理器的融合。微處理器是低成本的,主要執(zhí)行智能定向控制任務(wù)的通用處理器能很好執(zhí)行智能控制任務(wù)，但是數(shù)字信號(hào)處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。在許多應(yīng)用中均需要同時(shí)具有智能控制和數(shù)字信號(hào)處理兩種功能，如數(shù)字蜂窩電話就需要監(jiān)測(cè)和聲音處理功能。

③DSP和高檔CPU的融合。大多數(shù)高檔GPP如Pentium和Powerpc都是SIMI指令組的超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，速度很快。

④DSP和SO的融合。SOC(System-On-Chip)是指把一個(gè)系統(tǒng)集成在一塊芯片上，這個(gè)系統(tǒng)包括DSP和系統(tǒng)接口軟件等。

⑤DSP芯核集成度越來(lái)越高?？s小DSP芯片尺寸一直是DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)前使用較多的是基于RISC結(jié)構(gòu)，隨著新工藝技術(shù)的引入，越來(lái)越多的制造商開(kāi)始改進(jìn)DSP芯核，并且把多個(gè)DSP芯核、MPU芯核以及外圍的電路單元集成在一個(gè)芯片上，實(shí)現(xiàn)了DSP系統(tǒng)級(jí)的集成電路。

⑥可編程DSP芯片將是未來(lái)主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著個(gè)性化發(fā)展的需要，DSP的可編程化為生產(chǎn)廠商提供了更多靈活性，滿足廠家在同一個(gè)DSP芯片上開(kāi)發(fā)出更多不同型號(hào)特征的系列產(chǎn)品，也使得廣大用戶對(duì)于DSP的升級(jí)換代。

⑦定點(diǎn)DSP占據(jù)主流。目前，市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的DSP器件中，占據(jù)主流產(chǎn)品的依然是16位的定點(diǎn)可編程DSP器件，隨著DSP定點(diǎn)運(yùn)算器件成本的不斷低，能耗越來(lái)越小的優(yōu)勢(shì)日漸明顯，未來(lái)定點(diǎn)DSP芯片仍將是市場(chǎng)的主角。

3、DSP芯片空間巨大

隨著中國(guó)數(shù)字消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品需求的大幅增長(zhǎng)，以及DSP對(duì)數(shù)字信號(hào)高速運(yùn)算與同步處理能力的提高，DSP的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u從移動(dòng)電話領(lǐng)域擴(kuò)展到新型數(shù)字消費(fèi)類(lèi)領(lǐng)域，從而應(yīng)用領(lǐng)域橫跨3C，且分布將日趨均衡。DSP芯片在智能手機(jī)中扮演重要角色。DSP芯片可以為移動(dòng)電話帶來(lái)更好的語(yǔ)音、音頻、圖像體驗(yàn)，可以極大提升手機(jī)單項(xiàng)功能的能力，讓手機(jī)運(yùn)行速度更快。

移動(dòng)寬帶需求量與DSP需求量呈正向變動(dòng)?；贒SP的ADSL和HFC作為兩種最常用的寬帶接入技術(shù)。同時(shí)，基于DSP的通用系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線接入點(diǎn)通信系統(tǒng)，具有較好的開(kāi)放性，配置靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，因此移動(dòng)寬帶需求量與DSP需求量呈正向變動(dòng)。隨著移動(dòng)寬帶的普及推廣未來(lái)DSP市場(chǎng)需求可期。

4、我國(guó)告別無(wú)芯時(shí)代

專(zhuān)項(xiàng)的實(shí)施極大地提升了我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。2001~2016年間，我國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模由1260億元增加至約12000億元，占全球市場(chǎng)份額的將近60%，產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額擴(kuò)大超過(guò)23倍，由188億元擴(kuò)大至4336億元。國(guó)內(nèi)對(duì)DSP方面的研究起步較晚，但是發(fā)展較快。中電科14所承擔(dān)起研發(fā)DSP芯片的任務(wù)。

10年磨一劍，14所跟龍芯公司、清華大學(xué)合作開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)DSP芯片華睿1號(hào)在2012年通過(guò)核高基專(zhuān)項(xiàng)組驗(yàn)收。華睿1號(hào)成功應(yīng)用于14所十多型雷達(dá)產(chǎn)品中，創(chuàng)造了國(guó)產(chǎn)多核DSP芯片產(chǎn)品應(yīng)用的“三個(gè)之最”：雷達(dá)裝備應(yīng)用型號(hào)最多、單臺(tái)套應(yīng)用數(shù)量最多和總應(yīng)用數(shù)量最多。

“華睿1號(hào)”代表國(guó)內(nèi)DSP芯片工藝最高水平。在處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面采用了DSP和CPU多核架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)測(cè)表明，“華睿1號(hào)”的處理能力和能耗具有明顯優(yōu)勢(shì)，運(yùn)行多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)十分穩(wěn)定，芯片的整體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品水平。華睿1號(hào)填補(bǔ)了我國(guó)在多核DSP領(lǐng)域的空白，對(duì)提高我國(guó)高端芯片的自主研發(fā)能力、提升我國(guó)電子整機(jī)裝備研制水平、保障國(guó)家信息安全等方面具有重大意義與影響。

華睿芯片魂芯1號(hào)是由中國(guó)電子集團(tuán)第38所吳曼青團(tuán)隊(duì)研制成功的，2012年完成測(cè)試。魂芯一號(hào)(BWDSP100)是一款32位靜態(tài)超標(biāo)量處理器，屬于DSP第二發(fā)展階段的產(chǎn)品。該芯片基于55nm制作工藝實(shí)現(xiàn)的，具有完全自主知識(shí)主權(quán)。

魂芯1號(hào)達(dá)到國(guó)際主流DSP芯片水平，與美國(guó)模擬器件公司(ADI)TS201芯片新能相近。TS201是ADI公司的一款主流DSP芯片，它集成了定點(diǎn)和浮點(diǎn)計(jì)算功能的高速DSP。該處理器廣泛應(yīng)用于視頻、通信市場(chǎng)和國(guó)防軍事裝備中，適合于大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用領(lǐng)域。

結(jié)尾：

數(shù)字信號(hào)處理器以其功能強(qiáng)、速度快、接口簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、編程和開(kāi)發(fā)方便精度高的特點(diǎn)成為信號(hào)處理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主流器件，在通信、語(yǔ)言、圖像、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制、儀器儀表等許多領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)及微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，DSP的處理速度將會(huì)不斷提高，應(yīng)用范圍將更加廣泛，必將為數(shù)字化事業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在這個(gè)信息化的時(shí)代，DSP應(yīng)用在通訊領(lǐng)域、數(shù)字影音的產(chǎn)品將越來(lái)越普及，使得相關(guān)市場(chǎng)需求越來(lái)越大，未來(lái)DSP市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將越趨激烈。相信在未來(lái)的時(shí)間里DSP技術(shù)一定會(huì)被更加重視及關(guān)注，會(huì)為科技的進(jìn)步帶來(lái)很大發(fā)展。

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