数字信号处理器

数字信号处理器（DSP）是一种专门的微处理器芯片，其结构为数字信号处理的操作需要而优化。104-107个DSP是在MOS集成电路芯片上制造的。

它们广泛用于音频信号处理、电信、数字图像处理、雷达、声纳和语音识别系统，以及普通消费类电子设备，如移动电话、磁盘驱动器和高清晰度电视（HDTV）产品。

DSP的目标通常是测量、过滤或压缩连续的真实世界模拟信号。大多数通用微处理器也能成功地执行数字信号处理算法，但可能无法连续实时地跟上这种处理。

另外，专用的DSP通常具有更好的功率效率，因此，由于功耗的限制，它们更适合用于便携式设备，如手机。

DSP通常使用特殊的存储器架构，能够同时获取多个数据或指令。

数字信号处理（DSP）算法通常需要在一系列数据样本上快速、重复地进行大量的数xxx算。信号（可能来自音频或视频传感器）不断地从模拟转换为数字，进行数字操作，然后再转换回模拟形式。

许多DSP应用对延迟有限制；也就是说，为了使系统工作，DSP操作必须在某个固定时间内完成，延迟（或批量）处理是不可行的。

大多数通用的微处理器和操作系统可以成功地执行DSP算法，但由于电源效率的限制，不适合用于移动电话和PDA等便携式设备。然而，专门的DSP将倾向于提供一个低成本的解决方案，具有更好的性能，更低的延迟，并且不需要专门的冷却或大电池。

这种性能的提高导致了数字信号处理在商业通信卫星中的引入，在这些卫星中，需要数以百计甚至数以千计的模拟滤波器、开关、频率转换器等来接收和处理上行信号，并为下行信号做好准备，可以用专门的DSP来代替，对卫星的重量、功耗、结构的复杂性/成本、可靠性和操作的灵活性有很大的好处。

例如，运营商SES在2018年发射的SES-12和SES-14卫星，都是由空客防务和空间公司建造的，其中25%的容量使用DSP。

DSP的架构是专门为数字信号处理而优化的。大多数还支持作为应用处理器或微控制器的一些功能，因为信号处理很少是一个系统的唯 一任务。下面概述了优化DSP算法的一些有用功能。

按照通用处理器的标准，DSP的指令集通常是非常不规则的；传统的指令集是由更多的通用指令组成的，可以进行更多的操作，而为数字信号处理优化的指令集包含了DSP计算中经常出现的常见数xxx算的指令。

传统的和DSP优化的指令集都能够计算任何任意的操作，但是一个可能需要多条ARM或X86指令才能计算的操作，在DSP优化的指令集中可能只需要一条指令。

对软件架构的一个影响是，手工优化的汇编代码例程（汇编程序）通常被打包成库，以便重复使用，而不是依靠先进的编译器技术来处理基本算法。

即使有现代编译器的优化，手工优化的汇编代码也更有效率，DSP计算中涉及的许多常见算法都是手工编写的，以便充分利用架构优化的优势。

指令集乘积（MAC，包括融合乘加，FMA）运算广泛用于各种矩阵运算卷积用于过滤点积多项式评估基本的DSP算法在很大程度上依赖于乘积性能FIR滤波器快速傅里叶变换（FFT）相关指令：SIMDVLIW环形缓冲器中模数寻址的专门指令和FFT交叉引用的位反转寻址模式DSP有时使用时态编码来简化硬件并提高编码效率。

多个算术单元可能需要存储器架构支持每个指令周期的多次访问--通常支持从2个独立的数据总线上读取2个数据值，并同时读取下一条指令（从指令缓存，或第3个程序存储器）。