DSP器件及其應用-DSP的硬件結構.ppt

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1、第二章DSP的硬件結構DSP器件及其應用DSP的硬件結構，大體上與通用的微處理器相類似，由CPU、存儲器、總線、外設、接口、時鐘等部分組成，但又有其鮮明的特點。DSP芯片的特點馮.諾依曼結構與哈佛結構DSP芯片的特點程序與數據存儲空間分開，各有獨立的地址總線和數據總線，取指和讀數可以同時進行，從而提高速度，目前的水平已達到90億次浮點運算/秒（9000MFLOPS）MIPS--MillionInstructionPerSecondMFLOPS--MillionFloatingOperationPerSecond哈佛結構DSP芯片的特點哈佛結構程序存儲器CPU數據存儲器哈佛結構改進的哈佛結

2、構DSP芯片的特點改進型的哈佛結構改進型的哈佛結構是采用雙存儲空間和數條總線，即一條程序總線和多條數據總線。其特點如下：①允許在程序空間和數據空間之間相互傳送數據,使這些數據可以由算術運算指令直接調用,增強芯片的靈活性；②提供了存儲指令的高速緩沖器（cache）和相應的指令,當重復執(zhí)行這些指令時,只需讀入一次就可連續(xù)使用，不需要再次從程序存儲器中讀出,從而減少了指令執(zhí)行作需要的時間。如：TMS320C6200系列的DSP,整個片內程序存儲器都可以配制成高速緩沖結構。DSP芯片的特點改進型的哈佛結構DSP芯片都采用多總線結構，可同時進行取指令和多個數據存取操作，并由輔助寄存器自動增減地址進

3、行尋址，使CPU在一個機器周期內可多次對程序空間和數據空間進行訪問，大大地提高了DSP的運行速度。如：TMS320C54x系列內部有P、C、D、E等4組總線，每組總線中都有地址總線和數據總線，這樣在一個機器周期內可以完成如下操作：①從程序存儲器中取一條指令；②從數據存儲器中讀兩個操作數；③向數據存儲器寫一個操作數。流水操作（pipeline）DSP芯片的特點獨立的硬件乘法器在卷積、數字濾波、FFT、相關、矩陣運算等算法中，都有一類的運算，大量重復乘法和累加通用計算機的乘法用軟件實現，用若干個機器周期。DSP有硬件乘法器，用MAC指令（取數、乘法、累加）在單周期內完成。DSP芯片的特點獨立

4、的DMA總線和控制器有一組或多組獨立的DMA總線，與CPU的程序、數據總線并行工作，在不影響CPU工作的條件下，DMA速度目前已達800Mbyte/sDSP芯片的特點DSP的硬件結構中央處理器總線數據存儲器RAM、程序存儲器ROM外設。CPU通用微處理器的CPU由ALU和CU組成，其算術運算和邏輯運算通過軟件來實現，如加法需要10個機器周期，乘法是一系列的移位和加法，需要數十個機器周期。DSP的CPU設置硬件乘法器，可以在單周期內完成乘法和累加DSP的硬件結構TMS320C2xx的CPU（部分）DSP的硬件結構硬件乘法器DSP的硬件結構CALU（中心算術邏輯單元）DSP的硬件結構DSP的

5、硬件結構數據地址發(fā)生器（DAG）在通用CPU中，數據地址的產生和數據的處理都由ALU來完成在DSP中，設置了專門的數據地址發(fā)生器（實際上是專門的ALU），來產生所需要的數據地址，節(jié)省公共ALU的時間DSP的硬件結構TMS320C2xx的片內存儲器及總線DSP的硬件結構外設（peripherals）時鐘發(fā)生器（振蕩器與鎖相環(huán)）定時器（Timer）軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器通用I/O同步串口（SSP）與異步串口（ASP）JTAG掃描邏輯電路（IEEE1149.1標準)便于對DSP作片上的在線仿真和多DSP條件下的調試DSP的硬件結構DSP的硬件結構：舉例ALUDSP的硬件結構：舉例ADSP21

6、00DSP的硬件結構：舉例MOTOROLADSP56002DSP的硬件結構：舉例LucentDSP1600coreDSP的硬件結構：舉例27TMS320C54x的內部結構和主要特性總線結構中央處理單元（CPU）存儲器本章小結TMS320C54x的硬件結構28內容簡介TMS320C54x（簡稱C54x）系列DSP是TI公司推出的低功耗、高性能的16位定點數字信號處理器，具有很好的操作靈活性和很高的運行速度。由于TMS320C54x使用CPU的并行運行特性、特殊硬件邏輯、特定的指令系統(tǒng)和多總線技術等來提高運算速度，并使用高級的IC硬件設計技術來提高處理器工作速度及降低功耗，使其具有功耗小、高

7、度并行等優(yōu)點，可以滿足眾多領域實時處理的要求。本章詳細介紹TMS320C54x的硬件結構，主要包括總線結構、中央處理單元、存儲器。TMS320C54x的硬件結構291TMS320C54x的內部結構和主要特性TI公司推出的同一代TMS320系列DSP產品的CPU結構是相同的，只是在片內存儲器和片內外圍設備的配置上不一定相同。TMS320C54x系列DSP處理器產品雖然很多，但其體系結構基本上是相同的，特別是處理器內部CPU結構是完全相