DSP微处理器
DSP(digital signal processor)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。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，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高运行速度，是最值得称道的两大特色。
DSP微处理器(芯片)一般具有如下主要特点：
(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;
(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据;
(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;
(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;
(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;
(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;
(7)可以并行执行多个操作;
(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP微处理器(芯片)的其他通用功能相对较弱些。
DSP优点：
对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部参与影响小;
容易实现集成;VLSI
可以分时复用，共享处理器;
方便调整处理器的系数实现自适应滤波;
可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等;
可用于频率非常低的信号。
DSP缺点：
需要模数转换;
受采样频率的限制，处理频率范围有限;
数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。
但是其优点远远超过缺点。
2、DSP 和微处理器的融合：
微处理器是低成本的，主要执行智能定向控制任务的通用处理器能很好执行智能控制任务，但是数字信号处理功能很差。而DSP的功能正好与之相反。在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能，如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。因此，把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现这两种功能，将加速个人通信机、智能电话、无线网络产品的开发，同时简化设计，减小PCB体积，降低功耗和整个系统的成本。例如，有多个处理器的Motorola公司的DSP5665x，有协处理器功能的Massan公司FILU-200，把MCU功能扩展成DSP和MCU功能的TI公司的TMS320C27xx以及Hitachi公司的SH-DSP，都是DSP和MCU融合在一起的产品。互联网和多媒体的应用需要将进一步加速这一融合过程。
采用集成 DSP 与微处理器内核的嵌入式应用
向集成微控制器/DSP的内核发展的趋势
嵌入式应用包括信号处理算法与控制算法，在多种实时嵌入式系统中这两种算法共同执行必需的功能，因此我们应了解控制算法与数字信号处理器 (DSP) 算法是如何实现互操作性的。在手机和 MP3 播放器等应用中，要解决上述互操作性问题，传统做法是分别用 RISC 处理器和DSP来处理控制算法与信号处理算法。例如，在手机中，信号处理功能负责处理音视频应用中的回声消除与编解码工作。由于DSP 架构是专门设计用于执行信号处理算法的，因此信号处理算法在 DSP 上的运行效率很高;而手机中的控制软件则负责执行状态机，即控制用户界面、键盘及其它非信号处理功能。
开发包括信号处理与控制算法且要求这两种算法间实现互操作性的嵌入式应用时，我们要面临几大挑战。举例来说，当我们将桌面应用或其它复杂应用连接到嵌入式设备上时，让该嵌入式设备的DSP/RISC 内核实时工作并适当地进行代码分组(code partitioning)会相当困难，因为要这两种不同内核实现同步操作需要进行大量的工作。视频或协议处理等众多高级嵌入式应用会增加多内核上代码分组的难度，而且大多数代码分组工作都要由编程人员完成。以采用德州仪器 (TI)TMS320C55x DSP 与 ARM RISC 处理器的双内核架构为例来说，DSP 执行信号处理任务，而 ARM 9 则执行控制功能
另一种方法是在单个设备中集成 DSP 与微处理器，我们可向 RISC 内核添加类似于 DSP 的指令(如乘法或累加指令)或向 DSP 内核添加类似的控制指令(如执行特定寻址任务的指令)，从而实现上述目的。凭借相关工具的支持，这种“集成化”技术具有一定的优势，如在操作系统上仅运行唯一的原生应用，这样就能简化设计方案，便于集成，并加快产品上市进程。
在传统嵌入式应用中，分别采用通用微处理器(或微控制器)和DSP内核来执行通用功能与信号处理算法。上述方法的合理性在于：
• DSP 内核专门运行信号处理算法，效率较高;
• DSP 架构共享一系列常见功能，如并行计算与移动、快速乘法累加 (MAC) 运算以及Harvard 架构等，支持多个运算的同时存取;
• DSP处理器通常不采用RISC设计原理;
• DSP架构是在电信及多媒体领域的视频、影像与语音处理等应用以及数据压缩与解压缩功能的驱动下应运而生的;
• DSP 指令集以存储器为导向并针对过滤与转换等信号处理算法的执行进行了精心优化。为了支持上述运算，DSP 采用专用寄存器、地址单元、乘法累加单元及片上存储器等。
系统应用分组的最大挑战在于，每个内核都需要自己的外部存储器子系统，这会增加功耗。除了控制独立存储器子系统所需的功耗之外，通常每个内核还要控制自己的一套外设，以实现处理内核数据的存取(如图1所示，DSP 及 ARM 与各自可能互不相同的一套外设及存储器子系统相连)，这也会增加功耗，而且还会加大整体系统通信开销。
DSP微处理器2008年01月06日 星期日 20:45DSP(digital singnal processor)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。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，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高运行速度，是最值得称道的两大特色。
DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：
(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;
(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据;
(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;
(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;
(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;
(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;
(7)可以并行执行多个操作;
(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
DSP 芯片技术背景与市场价值
" 汉芯一号 "16 位 DSP 是国内首块完全由国内设计、国内生产、国内封装、国内测试，达到国际先进水平的高端大规模集成电路。与 " 汉芯一号 " 同时诞生的相关开发平台，将使 " 汉芯一号 " 有能力在很短的时间内，实现在国产电子整机系统中的广泛应用。此款芯片与平台的诞生，预示着我国将能在 DSP 核心芯片技术领域登上国际竞争舞台。
1. 什么是 DSP
数字信号处理是一种将现实世界中的真实信号 ( 专业术语称之为连续信号 ) 转换为计算机能够处理的信息的过程。比如人们说话的声音，这就是一个连续信号 , 除此之外，现实生活中还有很多这样的信号，比如光、压力、温度等等。这些信号通过一个模拟向数字的转换过程 ( 称之为 AD) ，变成数字信号送给处理器，进行数字计算，处理结束后，再把结果通过数字向模拟的转换过程重新变成连续信号 ( 称之为 DA) 。用一般的通用微处理器可以完成这些工作，但是面临的问题是满足如此高的计算速度，就很难保证耗电量很低，更难保证价格足够便宜。因此，另一种微处理器应运而生：数字信号处理器，简称 DSP 。 ---Digital Signal Processor
DSP 是微处理器的一种 , 这种微处理器具有极高的处理速度 . 因为应用这类处理器的场合要求具有很高的实时性 (Real Time) 。比如通过移动电话进行通话 , 如果处理速度不快就只能等待对方停止说话，这一方才能通话。如果双方同时通话，因为数字信号处理速度不够 , 就只能关闭信号连接 .
DSP 典型的特征具有每个处理周期能够处理多条乘加操作、具有实时运算能力和实时的仿真能力和实时的模拟能力、具有很强的通用性、具有很高的可靠性、造价低廉。
在当今的数字化时代背景下， DSP 已成为通信、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。业内人士预言， DSP 将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素，它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。
DSP 发展历程大致分为三个阶段： 70 年代理论先行， 80 年代产品普及， 90 年代突飞猛进。
在 DSP 出现之前数字信号处理只能依靠 MPU( 微处理器 ) 来完成。但 MPU 较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此，直到 70 年代，有人才提出了 DSP 的理论和算法基础。那时的 DSP 仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的 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。
随着大规模集成电路技术的发展， 1982 年世界上诞生了首枚 DSP 芯片。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 MPU 快了几十倍，尤其在语音合成和编码解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 工艺技术的进步与发展，第二代基于 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 年代后期，第三代 DSP 芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于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日常消费领域。
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，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。目前，对 DSP 爆炸性需求的时代已经来临，前景十分可观。
美国半导体产业协会 (SIA) 最近预测，数字信号处理器 (DSP) 将推动未来半导体市场成长，而且亚洲，特别是中国将是 IC 市场的成长动力。
Forward Concepts 公司认为， DSP 市场在 2003 年的增长预测至少是 20% 。并预测在 2004 年 DSP 市场将会有更大的改观。
DSP 正在世界半导体业中起着越来越重要的作用。 Forward Concepts 在日前发布一份有关 DSP 的报告指出 :" 到 2004 年，所有交付的微处理器都将具有 DSP 处理能力。 TI 公司总裁兼首席执行官 Tom Engibous 也指出 :" 市场上新推出了五花八门的 DSP 产品，任何人要想为所有的应用提供最好的解决方案都是不现实的。十年之内， DSP 有可能成为最大的半导体行业 "
2.DSP 市场
DSP 是目前电子工业领域增长最迅速的产品之一，据世界半导体贸易统计组织 (WSTS) 发布的统计和预测报告显示， 1996~2005 年，全球 DSP 市场将一直保持稳步增长，其中， 2000 年的增长率为 37% ， 2001 年为 8% ，并且从 2001 年到 2005 年，增长率将逐年递增， 2005 年的增长率将达 34% 。因此，全球 DSP 市场的前景非常广阔， DSP 产业将成为 21 世纪最具发展潜力的朝阳产业。
很显然，随着 3G 的商用部署大规模展开，在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程 DSP 市场的驱动引擎。不过，嵌入式 DSP 市场是一个更大的市场。随着有线市场走向复苏， IP 电话变得更加重要。因此， DSP 市场将在 2004 年及以后的时间里稳健地好转。因为无论何种形式的 DSP 技术都是我们能够访问窄带、宽带或是无线互联网的唯一手段，它还是新兴的分组 (IP) 电话市场的关键。没有 DSP 就没有对互联网的访问，没有多媒体，也没有无线通信。
例如，厂商们新推出多种款式可选择的独立器件、 DSP 与 MPU 相结合的器件、为执行 DSP 功能量身定做的 MPU 器件、以及许多公司为 ASIC 或 SoC 解决方案所提供的软硬 DSP 内核。
未来 10 年，全球 DSP 产品将向着高性能、低功耗、加强融合和拓展多种应用的趋势发展， DSP 芯片将越来越多地渗透到各种电子产品当中，成为各种电子产品尤其是通信类电子产品的技术核心，将会越来越受到业界的青睐。据 TI 预测，到 2010 年， DSP 芯片的集成度将会增加 11 倍，在单个芯片内将能集成 5 亿只晶体管。目前 DSP 的生产工艺已开始从 0.35mm 转向 0.25mm 、 0.18mm ，预计到 2005 年， DSP 芯片的工艺将达到 0.075mm 的更高水平，届时，将能够在一块仅有拇指大小的单个芯片上集成 8 个 DSP 内核。 ADI 公司副总裁 Ben Naskar 指出 :" 面对新世纪的网络产品、消费类电子产品以有无线通信等领域不断涌现的新应用， DSP 产品在不断地提高性能和增加功能的同时，正在不断地降低功耗和减小体积，以便适应市场的需求。 "
3.DSP 的应用领域
Forward Concepts 公司发表的一份报告显示， 2001 年全部可编程 DSP 销售额中通信应用部分占 2/3 ，在 2001 年的全部 DSP 营收中，无线应用部分占 55% ，计算机及外设占 12% ，有线部分 11% ，消费类应用 7% ，汽车应用 2.4% ，多用途及其它占 12.5% 。
2002 年上半年无线市场的 DSP 出货量上升了 15% ，这使得无线领域占 DSP 市场的份额增长到了创纪录的 60% ;对汽车市场的 DSP 出货量比 2001 年大幅上升了 66% ，汽车市场在 DSP 市场中所占的比重已从去年的 2.5% 上升到今年的 3.5% 。在计算机和外设市场，到 2002 年上半年为止， DSP 对该市场的出货量下降了约 18% 。多用途市场比 2001 年同期下降了近 26% ，现在约占 DSP 市场的 11.4% 。
4.DSP 的市场分布
目前 DSP 出货量的地理分布已经发生了很大的变化。以地区来看，欧美两地因为通讯市场逐渐饱和而成长趋稳定。因此，亚太地区成为另一波新兴成长的地区，在 2001 年第二季，亚太地区首度超越美洲成为全球第一大 DSP 市场;中国和韩国现在是 DSP 芯片的最大市场，与此同时，对日本的出货量在 2002 年上半年下降了 54% ，使日本所占的市场份额从 2001 年的 15% 降至稍多于 9% 。另一方面，亚太地区所占的 DSP 市场份额已经在 2002 年前五个月从 2001 年的 33% 上升到空前的 42% 。美国的市场份额微降到 21% ，而借助于 GSM 和 2.5G 系统，欧洲的市场份额增长到近 28% 。
6. 中国的 DSP 市场发展现况
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。
7. 未来的 DSP 市场发展趋势
很明然，在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程 DSP 市场的驱动引擎。不过，嵌入式 DSP 市场是一个更大的市场，我们将在后续的市场报告中予以讨论。 DSP 技术 ( 无论何种形式 ) 是你能够访问窄带、宽带或是无线互联网的唯一手段，它还是新兴的分组 (IP) 电话市场的关键。没有 DSP 就没有对互联网的访问，没有多媒体，也没有无线通信。因此，尽管遭遇了短期的市场挫折， DSP 仍将是整个半导体工业的技术驱动力。
而国内发展 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 DSP solution ，因此国内厂商尚无插足的余地。
在未来的发展上，国内的业者如欲进入 DSP 领域，在目前这个垄断市场情况相当明显的情势之下，应避免与国际大厂在其擅长的领域正面交锋，若能另辟市场，选择利基产品切入，例如消费性电子产品市场，则尚有机会在 DSP 市场一搏，目前国内已有相当不错成绩的 DVD 产品即为一证明。
世界经济萧条和中国经济的持续发展使更多世界一流的跨国公司调整在中国的策略，中国市场已经成为世界一流的跨国公司 DSP 发展的关键因素。更大的原因是中国 DSP 市场占全球市场的比重越来越大， DSP 厂商只有在中国市场上取得成功，才有望扩大其市场份额。
这些公司希望迅速在中国主要城市建立销售办事处，在加强销售覆盖率的同时，把 DSP 技术支持规模迅速扩大，并实现技术信息本地化。技术信息本地化是体现他们在中国进行调整的标志性措施，它将使 ADI 在新产品的设计上加入中国因素，通过设计部门与中国现场服务工程师进行信息沟通、汇总，实际上是把他们在发达国家的市场策略引入中国。
驱动世界一流的跨国公司进行中国调整的因素很多，一是中国 DSP 市场在全球重要性日益明显，二是他们自身在技术和市场发展上的需要。种种迹象表明，中国市场是亚洲发展潜力最大的市场，数字革命促进了高性能 DSP 的广泛应用，如数码相机、 VoIP 电话和手持电子设备等。而中国在电子产品制造上的地位越来越重要，世界一流的跨国公司已经迅速转向中国并建立设计中心和制造厂。中国在消费电子产品上的发展更为引人注目，许多消费类电子产品需要更低成本、更易使用的 DSP 产品，如音响设备、 DVR 、机项盒等。
整体来看， DSP 应用在通讯领域、数字影音的产品将越来越普及，使得相关市场需求越来越大，未来 DSP 市场竞争将越趋激烈。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。