# DSP 简介

本节主要介绍 DSP 及其处理器的概念和应用。

DSP（Digital Signal Processing）即数字信号处理技术。DSP 芯片指能够实现数字信号处理技术的芯片。 DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的 DSP 指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

广义来说，数字信号处理是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。很多人也认为：数字信号处理主要是研究有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。

数字信号处理单元实际上是一个计算机，它按照指令对二进制的数字信号进行计算。例如，将声波信号与一个高频正弦波信号相乘，可实现幅度调制。实际上，数字信号往往还要变回模拟信号，才能发挥它的作用。例如，无线电是电磁波通过天线向外发射的，这时的电磁波只能是模拟信号。

随着数字电路与系统技术以及计算机技术的发展，数字信号处理技术也相应的得到发展，其应用领域十分广泛。就所获取信号的来源而言，有通信信号的处理，雷达信号的处理，遥感信号的处理，控制信号的处理，生物医学信号的处理，地球物理信号的处理，振动信号的处理等。若以所处理信号的特点来讲，又可分为语音信号处理，图像信号处理，一维信号处理和多维信号处理等。

处理器

DSP 处理器全称数字信号处理器（Digital Signal Processor）是专门为高性能数学运算设计的专用处理器，简单的说我们可以将它理解为运算速度非常快的单片机。DSP 的设计与通用处理器（例如：ARM、x86、MIPS 等）不同，DSP 处理器内部管理组件非常少，但数学运算指令，特别是 SIMD（单指令周期多数据流）指令非常丰富而且高效，正因为它与通用处理器的设计思路不同，DSP 一般不运行操作系统或者仅运行一些特殊的小型 RTOS。

目前，市场上比较流行的 DSP是德州仪器公司（TI）推出的 C6000系列处理器，它数学运算性能非常强劲，外设也较为丰富。C6000 系列 DSP 不仅有纯 DSP 处理器芯片，也有 ARM + DSP 异构多处理器 SoC 芯片。随着 DSP 芯片复杂度越来越高、资源越来越丰富，现有的软件开发方式已经越来越难以支撑未来的需求。

当前 DSP 主要的软件开发方式有两种：

• 直接编写裸机程序
• 在 RTOS 之上开发应用程序

直接编写裸机程序，这种方式优点是程序运行效率高，基本没有其他软件消耗，对于早期功能比较简单的 DSP 较为合适。随着技术的发展， DSP 也和通用处理器一样，从单核走向多核；而多核 CPU 如果没有一款好的操作系统适配，应用开发是非常困难的，而且出 Bug 的概率也比单核高出不少。

目前多核 DSP 为了追求极致的运算能力，不支持 CACHE 在每个核间进行硬件同步（仅有一小段内存支持 CACHE 硬件同步），这种特殊设计导致 DSP 无法支持 SMP 操作系统。所谓 SMP（对称多处理器）操作系统是指：无论系统内有多少个 CPU，操作系统只有一个。例如，我们使用 Intel 多核处理器运行 Windows，不管 CPU 核心数有多少，它们都由一个 Windows 系统统一管理。既然多核 DSP 无法运行统一的操作系统，那么只能一个 DSP 核心运行一个操作系统实例。例如：C6678 DSP 拥有 8 个 C66 DSP 处理器核心，每个核心都运行一个 SysBios 操作系统实例。