De basisprincipes van een DSP-processor

Digitale signaalverwerking (DSP) verwijst naar de verwerking van analoge signalen in het digitale domein. Continue fysieke variabelen, zoals spanning, druk en temperatuur, worden omgezet in een reeks numerieke of digitale waarden op discrete tijdsintervallen voor verwerking door de centrale verwerkingseenheid van een computer.

Geschiedenis

Vóór de jaren tachtig werd de signaalverwerking voornamelijk uitgevoerd met behulp van analoge elektronica. De introductie van de DSP-processor in 1983 luidde echter een nieuw tijdperk in voor elektrotechniek en gevestigde digitale signaalverwerking als een van de kerndisciplines op dit gebied. Digitale signaalverwerkingstechnologie is veel geavanceerder en complexer dan analoge signaalverwerking en de migratie van analoge naar digitale signaalverwerking gaat door tot op de dag van vandaag.

Fysiek ontwerp

Een DSP-chip is een zeer snelle, speciale microprocessor - een geïntegreerde schakeling op een kleine siliciumchip - die speciaal is ontworpen om rekenkundige bewerkingen uit te voeren op enorme hoeveelheden numerieke gegevens. Het is vergelijkbaar in fysiek ontwerp met een processor met gereduceerde instructieset-computer (RISC), die slechts een klein aantal instructies herkent, maar die instructies zeer snel uitvoert. Veel DSP-chips bevatten ook gespecialiseerde randapparatuur, zoals input / output-functionaliteit, timingcircuits en high-speed geheugen op de chip zelf.

toepassingen

DSP-processors zijn handig voor tal van toepassingen waarvoor grote hoeveelheden numerieke gegevens op hoge snelheid nodig zijn. Deze toepassingen omvatten telecommunicatiesystemen, audio- en video-opname en weergave in CD-spelers, MP3-spelers en soortgelijke apparaten, krachtige harde schijven en systemen voor houding- en vluchtcontrole in vliegtuigen, raketten, raketten en ruimtevaartuigen. DSP-chips worden vaak gebruikt in zogenaamde embedded systemen, waar ze diep in een apparaat worden ingebouwd, samen met alle benodigde software, en toegewijd aan een kleine groep gerelateerde taken.

Kenmerken

DSP-chips bevatten meestal een processor met een vast punt of een drijvende komma. Deze termen verwijzen naar de manier waarop numerieke gegevens worden opgeslagen en gemanipuleerd. Een processor met een vast punt is ontworpen om positieve of negatieve gehele getallen of gehele getallen op te slaan en te manipuleren en kan maximaal 2 ^ 15 of 65.536 mogelijke bitpatronen aan. Een drijvende-komma-processor daarentegen is ontworpen om rationale getallen op te slaan en te manipuleren en kan maximaal 2 ^ 32 of 4.294.967.296 mogelijke bitpatronen aan. De architectuur van een DSP-chip is geoptimaliseerd voor intensieve berekening; het bevat typisch een smalle adresbus die slechts een beperkte hoeveelheid geheugen en gespecialiseerde adresseringsmodi ondersteunt om signaalverwerkingsbewerkingen te ondersteunen. Andere kenmerken van een typische DSP-processor zijn een laag stroomverbruik en lage kosten.