dsp的發(fā)展前景.doc

DSP市場拓展縱橫談 在經(jīng)歷整整二十年的市場拓展之后，DSP所樹立的高速處理器地位不僅不可動搖，而且業(yè)已成為數(shù)字信息時代的核心引擎。與此同時，DSP的市場正在蓬勃發(fā)展。根據(jù)Forward Concepts 分析家的預(yù)測，今年全球DSP銷量將達到$82億美元，比去年增加約三分之一。而對于2004年和2005年的預(yù)測值，則分別是$108億元和$140億元，并預(yù)言未來幾年DSP都將以每年超過30%的速度成長。根據(jù)CCID權(quán)威的分析，中國DSP市場今年可達到120億元人民幣，比去年增長約40%，未來的增長將可能超過全球的平均速度。(本文轉(zhuǎn)自電子工程世界：/newproducts/others/200805/article_18013.html)DSP商品化歷程 對于TI推出業(yè)界第一顆商用DSP的歷史，TI首席科學(xué)家Gene Frantz在一篇名為DSP: 如何使TI風(fēng)險業(yè)務(wù)變成其最大的業(yè)務(wù)（DSP: How TIs Risky Business became it BIGGEST business）的文章有極為精彩的分析。在這篇文章中他提到DSP最初還只是一項技術(shù)的名稱，既數(shù)字信號處理。這項技術(shù)在二十世紀(jì)六十年代從校園中興起，到七十年代才由計算機實現(xiàn)部分實時處理，而多用于高尖端領(lǐng)域。DSP既與大量運算相關(guān)，每秒完成運算一百萬次運算就變?yōu)橐粋€新的單位MIPS，而實現(xiàn)每個MIPS的成本高達$10到$100美元便成為商品化的障礙。 八十年代前后，陸續(xù)有公司設(shè)計出適合于DSP處理技術(shù)的處理器，于是DSP開始成為一種高性能處理器的名稱。TI在1982年發(fā)表一款DSP處理器名為TMS32010，其出色的性能和特性倍受業(yè)界的關(guān)注，當(dāng)然新興的DSP業(yè)務(wù)的確承擔(dān)著巨大的風(fēng)險，究竟向哪里拓展是生死攸關(guān)的問題。當(dāng)努力使DSP處理器每MIPS成本也降到了適合于商用的低于$10美元范圍時，DSP不僅在在軍事，而且在工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中不斷獲得成功。1991年TI推出的DSP批量單價首次低于$5美元而可與16 位 的微處理器相媲美，但所能提供的性能卻是其5至10倍。 進入九十年代，有多家公司躋身于DSP領(lǐng)域與TI進行市場競爭。TI首家提供可 定制 DSP，稱作cDSP。cDSP 基于內(nèi)核 DSP的設(shè)計可使DSP具有更高的系統(tǒng)集成 度，大加速了產(chǎn)品的上市時間。同時TI瞄準(zhǔn)DSP電子市場上成長速度最快的領(lǐng)域，適時地提供各種面向未來發(fā)展的解決方案。到九十年代中期，這種可編程的DSP器件已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信、海量存儲、語音處理、汽車電子、消費類音頻和視頻產(chǎn)品等等，其中最為輝煌的成就是在數(shù)字蜂窩電話中的成功。德州儀器通過不斷革新，推陳出新，DSP業(yè)務(wù)也一躍成為TI的最大的業(yè)務(wù)，并始終處于全球DSP市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。雖然這個階段DSP每MIPS的價格已降到10美分到1美元的范圍，但DSP所帶動的市場規(guī)模巨大。 新世紀(jì)的DSP市場競爭加劇，TI及時調(diào)整DSP發(fā)展戰(zhàn)略全局規(guī)劃，并以全面的產(chǎn)品規(guī)劃和完善的解決方案，加之全新的開發(fā)理念，深化產(chǎn)業(yè)化進程。成就這一進展的前提就是DSP每MIPS價格目標(biāo)已設(shè)定為幾個美分或更低。(本文轉(zhuǎn)自電子工程世界：/newproducts/others/200805/article_18013.html)DSP產(chǎn)業(yè)化進程 DSP應(yīng)用產(chǎn)品獲得成功的一個標(biāo)志就是進入產(chǎn)業(yè)化。在以往的二十年中，這一進程在不斷重復(fù)進行，只是周期在不斷縮小。在數(shù)字信息時代，更多的新技術(shù)和新產(chǎn)品需要快速地推上市場，因此，DSP的產(chǎn)業(yè)化進程還是需要加速進行。 DSP的產(chǎn)業(yè)價值體系可分為以下幾個層面: 作為DSP產(chǎn)品最核心的，或是最底層的當(dāng)然是器件，芯片制造商應(yīng)當(dāng)提供完整的文檔資料，技術(shù)支持，并提供價格和貨期支持。但對于DSP系統(tǒng)開發(fā)，這顯然是不夠的，因為最終產(chǎn)品開發(fā)必然與系統(tǒng)集成緊密相關(guān)是最高層。那么，這其中的幾個層面是如何劃分的呢？ 在DSP器件之上是開發(fā)和演示系統(tǒng)，其中包括參考設(shè)計和一些定制化的設(shè)計，一般由TI和第三方合作伙伴提供；在此之上就是標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用算法，TI和第三方合作伙伴可部分提供，而客戶將介入，并存在目標(biāo)代碼或源代碼的授權(quán)問題。然后就是操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動和協(xié)議棧層，需要開發(fā)授權(quán)；由此，可以上升到系統(tǒng)應(yīng)用層面，已驗證系統(tǒng)概念演示。至此，產(chǎn)品開發(fā)底層工作已經(jīng)就緒，客戶和其OEM廠商可進行最后的產(chǎn)品化工作。 上述價值體系看似復(fù)雜，但確是在DSP產(chǎn)業(yè)化過程中逐步完善形成。實際操作中如果分工明確、溝通清晰，并不存在太多障礙。TI在DSP上的成功歸功于系列革新舉措以及持續(xù)不斷的投入，有效地推進了DSP的產(chǎn)業(yè)化進程。 在DSP的早期發(fā)展階段，TI通過大學(xué)計劃、建立第三方發(fā)展計劃和DSP設(shè)計大獎賽進行DSP的教育和普及工作。同時通過加強與新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的合作，推出DSP解決方案，并實現(xiàn)產(chǎn)品化。在最近五年內(nèi)，TI在軟件和開發(fā)工具上投資十億美金，建立了業(yè)界最為巨大的DSP開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施。目前全球有超過650家公司加入到TI的第三方伙伴網(wǎng)絡(luò)，提供上千種DSP算法和產(chǎn)品方案。(本文轉(zhuǎn)自電子工程世界：/newproducts/others/200805/article_18013.html)DSP市場化拓展 當(dāng)前雖然DSP無論是作為一種成熟的技術(shù)還是一種成熟的產(chǎn)品均已成為數(shù)字信息時代的主流，但是其市場化拓展還存在這巨大的空間。DSP的三大要素即性能、價格和功耗與其市場拓展息息相關(guān)。挑戰(zhàn)更高的性能，盡可能降低價格和功耗，永遠是DSP追求的目標(biāo)。 下面將每十年DSP性能、規(guī)模、工藝、價格的變動和及應(yīng)用概括如下： 年代 1980 1990 2000 2010 速度（MIPS） 5 40 5000 50000 RAM(字節(jié)) 256 2K 32K 1M 規(guī)模（門） 50K 500K 5M 50M 工藝（微米） 3 0.8 0.1 0.02 價格（美元） $150.00 $15.00 $5.00 $0.15 目標(biāo)應(yīng)用 工業(yè)儀器軍事 調(diào)制解調(diào)器硬盤驅(qū)動器數(shù)字答錄機蜂窩電話等 多媒體網(wǎng)關(guān)數(shù)字相機智能電話數(shù)字廣播等 新一代手機流媒體設(shè)備數(shù)字電視機等等 可以看出在各個時代，DSP性能隨集成度的增加而提高，而價格卻一直在下降。DSP突出的性能價格比趨勢似乎也在很好地演繹著Moore定律。從不斷擴大的目標(biāo)應(yīng)用來看，DSP在數(shù)字信息產(chǎn)品的市場地位越來越重要。 針對DSP功耗的變動趨勢，存在一個Gene定律，如下圖所示： 不難看到DSP每MIPS的功耗在1982年為250mW,而到1992就迅速下降為12.5mW，到2000年僅為0.1mW。2004年將挑戰(zhàn)0.01mW，而預(yù)計2010年將達到0.001mW。概括起來就是DSP功耗性能比沒隔5年將降低10倍。 當(dāng)今DSP之所以可以在嵌入式應(yīng)用方面挑戰(zhàn)微處理器CPU，在數(shù)字控制方面可挑戰(zhàn)單片機MCU，還在于DSP結(jié)構(gòu)體系已實現(xiàn)多樣性。DSP既有追求高性能并行結(jié)構(gòu)，也有追求低功耗的省點核心；DSP中不僅可以集成閃存、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和多種接口，還可以集成CPU核心、視頻和音頻接口。 軟件可編程性始終是DSP市場拓展的關(guān)鍵。目前DSP開發(fā)工作中的80%以上已是軟件工作。數(shù)字信息產(chǎn)品中需要應(yīng)用到許許多多新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，其中不少需要經(jīng)過不斷完善。DSP首先可以構(gòu)建一個強大靈活的硬件平臺和軟件基礎(chǔ)，然后集成各種軟件，其中可以包括標(biāo)準(zhǔn)算法、驅(qū)動、協(xié)議和應(yīng)用等等。DSP軟件還易于維護和升級，大量工作可以在線實現(xiàn)。 DSP的應(yīng)用已經(jīng)涵蓋了工業(yè)、通信、娛樂、個人醫(yī)療、教育、環(huán)境控制、安全等領(lǐng)域，我們期待著更多更好的應(yīng)用。將來的人們對具有DSP核心的數(shù)字信息產(chǎn)品大概會情有獨衷，因為 DSP會創(chuàng)造更多的價值。(本文轉(zhuǎn)自電子工程世界：/newproducts/others/200805/article_18013.html)4.2 我國DSP市場前景 目前，國外眾多廠商涉足我國DSP產(chǎn)品市場，我國的DSP應(yīng)用已有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，有10多家集成電路設(shè)計企業(yè)從事數(shù)字信號處理系統(tǒng)(DSP)及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用。從應(yīng)用范圍來說，數(shù)字信號處理器市場前景看好。DSP不僅成為手機、個人數(shù)字助理等快速增長產(chǎn)品中的關(guān)鍵元件，而且它正在向數(shù)碼相機和電機控制等領(lǐng)域挺進。 隨著DSP芯片的品種和技術(shù)檔次不斷提高以及向多功能化、高性能化、低功耗化放向發(fā)展，DSP日益進入人們的生活，在未來相當(dāng)長的一段時間，我國DSP市場將蓬勃發(fā)展，今后幾年市場銷售額仍將保持40以上的增長率，具有良好的市場前景。4 中國的 DSP市場發(fā)展現(xiàn)況中國的DSP市場作為整個半導(dǎo)體市場一樣為國際半導(dǎo)體市場的一個組成部分，必然具有國際半導(dǎo)體市場的共性。由于它植根于中國這一特定經(jīng)濟與社會環(huán)境的土壤之中，又必然帶有自身的強烈個性。概括而言基本特點有： (1)持續(xù)的較高增長率；(2)基本已與國際市場接軌。具體體現(xiàn)在：產(chǎn)品和技術(shù)已基本接軌； 價格和上市時間基本接軌； 營銷方式和服務(wù)水平正逐漸接軌；(3)先進高附加價值的DSP仍為TI、AGERE、ADI等占領(lǐng)；產(chǎn)品受外國大企業(yè)控制； (4)海外及中國港臺半導(dǎo)體企業(yè)進入中國內(nèi)地市場的方式目前仍以產(chǎn)品輸出為主；最先進的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)和芯片生產(chǎn)技術(shù)未向中國轉(zhuǎn)移； 最先進的工藝設(shè)備制造和原材料仍布局在中國以外。 中國是亞洲發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮氖袌?。?shù)碼相機、MMoIP電話和手持電子設(shè)備等數(shù)碼產(chǎn)品在中國市場的迅速發(fā)展促進了高性能DSP的廣泛使用。中國的電子產(chǎn)品制造商眾多，對低成本、易使用的DSP需求巨大。中國電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，帶動DSP應(yīng)用市場高度成長，2000年DSP市場總需求量為2.35億顆，到了2001年達到3.29億顆，成長幅度高達40%；依據(jù)CCID預(yù)測，到2005年前，年成長率將高于全球達到40%以上，預(yù)計DSP總市場需求量到2005年將達到13億顆，市場成長迅速。工研院經(jīng)資中心分析未來高度成長的DSP市場具有以下三項趨勢：(1) 應(yīng)用領(lǐng)域增加 由于DSP對數(shù)字訊號高速運算與同步處理的能力，增加了在數(shù)字產(chǎn)品的應(yīng)用；而在，DSP目前主要應(yīng)用于行動電話上，但是隨著數(shù)字消費性產(chǎn)品對IC市場需求的大幅成長(如圖2所示)，DSP的應(yīng)用領(lǐng)域已漸漸地從行動電話的使用，擴增到數(shù)字影音產(chǎn)品的應(yīng)用。整體來看，DSP的應(yīng)用領(lǐng)域已橫跨3C產(chǎn)品。(2) 16位定點式DSP大量使用 相較于浮點式運算法DSP，定點式運算法DSP具有成本低和功率消耗低的強大競爭力，因此絕大部份的DSP都是使用定點式運算法；杭州士蘭正在從事16位定點式DSP開發(fā)，廣泛應(yīng)用于信息家電產(chǎn)品和通訊產(chǎn)品，市場成長潛力可期。 圖4 中國DSP市場預(yù)測產(chǎn)量(資料來源:CCID-MRD；工研院經(jīng)資中心ITIS計劃整理,2002/8 (資料來源:工研院經(jīng)資中心ITIS計劃,2002/8) (3) 市場競爭越趨激烈近年來，外商企業(yè)和內(nèi)部的學(xué)校及研究單位加強合作關(guān)系，進而投資建廠和設(shè)立辦事處，并廣布行銷通路；全球最大的DSP公司TI擴大營業(yè)規(guī)模，并在上海和北京設(shè)立辦事處，共計有6家代理商和1家經(jīng)銷商，各廠商也紛紛擴增據(jù)點和增加研發(fā)資源，可以預(yù)見的是DSP市場競爭將日趨激烈。此外,國內(nèi)較著名的還有以DSP技術(shù)為中心，進行技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品推廣、提供相應(yīng)的服務(wù)的北京聞亭科技發(fā)展有限責(zé)任公司和北京合眾達電子公司(SEED)等。而國內(nèi)發(fā)展DSP的廠商并不多，而主要的應(yīng)用產(chǎn)品是DVD與無線電話等，因此國內(nèi)DSP的產(chǎn)值并不高；而在產(chǎn)品應(yīng)用上，目前重要的DSP應(yīng)用產(chǎn)品，如行動電話、調(diào)制解調(diào)器、HDD等個人計算機與通訊領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品，都是采用國際大廠的DSP solution，因此國內(nèi)廠商尚無插足的余地。在未來的發(fā)展上，國內(nèi)的業(yè)者如欲進入DSP領(lǐng)域，在目前這個壟斷市場情況相當(dāng)明顯的情勢之下，應(yīng)避免與國際大廠在其擅長的領(lǐng)域正面交鋒，若能另辟市場，選擇利已產(chǎn)品切入，例如消費性電子產(chǎn)品市場，則尚有機會在DSP市場一搏，目前國內(nèi)已有相當(dāng)不錯成績的DVD產(chǎn)品即為一證明。世界經(jīng)濟蕭條和中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展使更多世界一流的跨國公司調(diào)整在中國的策略，中國市場已經(jīng)成為世界一流的跨國公司DSP發(fā)展的關(guān)鍵因素。更大的原因是中國DSP市場占全球市場的比重越來越大，DSP廠商只有在中國市場上取得成功，才有望擴大其市場份額。這些公司希望迅速在中國主要城市建立銷售辦事處，在加強銷售覆蓋率的同時，把DSP技術(shù)支持規(guī)模迅速擴大，并實現(xiàn)技術(shù)信息本地化。技術(shù)信息本地化是體現(xiàn)他們在中國進行調(diào)整的標(biāo)志性措施，它將使ADI在新產(chǎn)品的設(shè)計上加入中國因素，通過設(shè)計部門與中國現(xiàn)場服務(wù)工程師進行信息溝通、匯總，實際上是把他們在發(fā)達國家的市場策略引入中國。 驅(qū)動世界一流的跨國公司進行中國調(diào)整的因素很多，一是中國DSP市場在全球重要性日益明顯，二是他們自身在技術(shù)和市場發(fā)展上的需要。種種跡象表明，中國市場是亞洲發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮氖袌觯瑪?shù)字革命促進了高性能DSP的廣泛應(yīng)用，如數(shù)碼相機、VoIP電話和手持電子設(shè)備等。而中國在電子產(chǎn)品制造上的地位越來越重要，世界一流的跨國公司已經(jīng)迅速轉(zhuǎn)向中國并建立設(shè)計中心和制造廠。中國在消費電子產(chǎn)品上的發(fā)展更為引人注目，許多消費類電子產(chǎn)品需要更低成本、更易使用的DSP產(chǎn)品，如音響設(shè)備、DVR、機項盒等。整體來看，DSP應(yīng)用在通訊領(lǐng)域、數(shù)字影音的產(chǎn)品將越來越普及，使得相關(guān)市場需求越來越大，未來DSP市場競爭將越趨激烈。雖然目前DSP的主要應(yīng)用產(chǎn)品的市場都是由國際半導(dǎo)體大廠所控制，但是我國在政策的扶植下，本土廠商積極投入研發(fā)資源，以消費性產(chǎn)品作為進入DSP市場的一個敲門磚，也必將在DSP市場上爭得一席之地。3.1 DSP的應(yīng)用領(lǐng)域 在近20多年時間里，DSP芯片的應(yīng)用已經(jīng)從軍事、航空航天領(lǐng)域擴大到信號處理、通信、雷達、消費等許多領(lǐng)域 2。主要應(yīng)用有：信號處理、通信、語音、圖形/圖像、軍事、儀器儀表、自動控制、醫(yī)療、家用電器等。 DSP主要應(yīng)用市場為3C領(lǐng)域，合占整個市場需求的90%。 數(shù)字蜂窩電話是DSP最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。由于DSP具有強大的計算能力，使得移動通信的蜂窩電話重新崛起，并創(chuàng)造了一批諸如GSM、CDMA等全數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)。 在Modem器件中，DSP更是成效卓著，不僅大幅度提高了傳輸速率，且具有接收動態(tài)圖像能力。另外，可編程多媒體DSP是PC領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。以XDSL Modem為代表的高速通信技術(shù)與MPEG圖像技術(shù)相結(jié)合，使得高品位的音頻和視頻形式的計算機數(shù)據(jù)有可能實現(xiàn)實時交換。目前的硬盤空間相當(dāng)大，這主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。預(yù)計在今后的PC機中，一個DSP即可完成全部所需的多媒體處理功能。DSP也是消費類電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。由于DSP的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音響設(shè)備的更新?lián)Q代周期變得非常短暫。用于圖像處理的DSP，一種用于JPEG標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理；另一種用于動態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理。 3.2 DSP的市場規(guī)模 從80年代開始起步的DSP市場，目前正處于高速成長的階段。在數(shù)字化、個人化和網(wǎng)絡(luò)化的推動下，1997年世界DSP市場營銷額超過32億美元，預(yù)計未來的年均增長率高達40%，按照這一增長速度，至2007年，世界DSP市場營銷額將突破500 億美元。 在全球DSP產(chǎn)品市場中，TI公司獨占鰲頭，占世界市場45%的份額，其次是朗訊（28%）、ADI（12%）、摩托羅拉（12%）、其他公司（3%）。 4 DSP的發(fā)展前景 4.1 DSP的技術(shù)展望2,6 （1）努力向系統(tǒng)級集成DSP邁進?？s小DSP 芯片尺寸始終是DSP的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)前的DSP多數(shù)基于RISC（精簡指令集計算）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進DSP芯核，并將幾個DSP 芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個芯片上，成為DSP系統(tǒng)級集成電路。這樣的集成縮小了整機的體積，縮短了產(chǎn)品上市的時間，是一個重要的發(fā)展趨勢。 （2）DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進一步改善。DSP的結(jié)構(gòu)主要是針對應(yīng)用，并根據(jù)應(yīng)用優(yōu)化DSP設(shè)計以極大改進產(chǎn)品的性能。多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重數(shù)據(jù)（SIMD）、超長指令字結(jié)構(gòu)（VLIM）、超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、超流水結(jié)構(gòu)、多處理、多線程及可并行擴展的超級哈佛結(jié)構(gòu)(SHARC)在新的高性能處理器中將占據(jù)主導(dǎo)地位 2。 （3）可編程DSP是主導(dǎo)產(chǎn)品?？删幊藾SP給生產(chǎn)廠商提供了很大的靈活性。生產(chǎn)廠商可在同一個DSP平臺上開發(fā)出各種不同型號的系列產(chǎn)品，以滿足不同用戶的需求。同時，可編程DSP也為廣大用戶提供了易于升級的良好途徑。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，許多微控制器能做的事情，使用可編程DSP將做得更好更便宜。 （4）追求更高的運算速度和進一步降低功耗和幾何尺寸7。由于電子設(shè)備的個人化和客戶化趨勢，DSP必須追求更高更快的運算速度，才能跟上電子設(shè)備的更新步伐。同時由于DSP的應(yīng)用范圍已擴大到人們工作生活的各個領(lǐng)域，特別是便攜式手持產(chǎn)品對于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于進一步降低功耗。按照CMOS的發(fā)展趨勢，依靠新工藝改進芯片結(jié)構(gòu)，DSP運算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。 （5）定點DSP是主流。雖然浮點DSP的運算精度更高，動態(tài)范圍更大，但定點DSP器件的成本較低，對存儲器的要求也較低，而且耗電較省。因此，定點運算的可編程DSP器件仍是市場上的主流產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，目前銷售的DSP器件中的80%以上屬于16位定點可編程DSP器件，預(yù)計今后的比重將逐漸增大。 （6）與可編程器件結(jié)合。DSP的許多新應(yīng)用需要比傳統(tǒng)DSP處理器更加強大的數(shù)字信號處理能力，設(shè)計者往往會借助PLD和FPGA來滿足他們?nèi)找嫣岣叩男盘柼幚硇枨?。與常規(guī)DSP器件相比， FPGA器件配合傳統(tǒng)的DSP器件可以處理更多信道，可在基站中用來實現(xiàn)高速實時處理功能，滿足無線通信、多媒體等領(lǐng)域多功能和高性能的需要。 （7）DSP嵌入式系統(tǒng)9。DSP嵌入式系統(tǒng)是 DSP系統(tǒng)嵌入到應(yīng)用電子系統(tǒng)中的一種通用系統(tǒng)4 。這種系統(tǒng)既具有DSP器件在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，又具有應(yīng)用目標(biāo)所需要的技術(shù)特征。在許多嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，既需要在數(shù)據(jù)處理方面具有獨特優(yōu)勢的DSP，也需要在智能控制方面技高一籌的微處理器(MCU)。因此，將DSP與MCU融合在一起的雙核平臺，將成為DSP技術(shù)發(fā)展的一種新潮流。 4.2 我國DSP市場前景 目前，國外眾多廠商涉足我國DSP產(chǎn)品市場，我國的DSP應(yīng)用已有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，有10多家集成電路設(shè)計企業(yè)從事數(shù)字信號處理系統(tǒng)(DSP)及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用。從應(yīng)用范圍來說，數(shù)字信號處理器市場前景看好。DSP不僅成為手機、個人數(shù)字助理等快速增長產(chǎn)品中的關(guān)鍵元件，而且它正在向數(shù)碼相機和電機控制等領(lǐng)域挺進。 隨著DSP芯片的品種和技術(shù)檔次不斷提高以及向多功能化、高性能化、低功耗化放向發(fā)展，DSP日益進入人們的生活，在未來相當(dāng)長的一段時間，我國DSP市場將蓬勃發(fā)展，今后幾年市場銷售額仍將保持40以上的增長率，具有良好的市場前景。數(shù)字信號處理（DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。在通常的實時信號處理中，它具有可程控、可預(yù)見性、精度高、穩(wěn)定性好、可靠性和可重復(fù)性好、易于實現(xiàn)自適應(yīng)算法、大規(guī)模集成等優(yōu)點，這都是模擬系統(tǒng)所不及的。 DSP的發(fā)展大致分為三個階段： 在數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展的初期（二十世紀(jì) 5060年代），人們只能在微處理器上完成數(shù)字信號的處理。直到70年代，有人才提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。一般認為，世界上第一個單片 DSP 芯片應(yīng)當(dāng)是1978年AMI公司發(fā)布的S2811。1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP 芯片的一個主要里程碑。這兩種芯片內(nèi)部都沒有現(xiàn)代DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980 年，日本 NEC 公司推出的mP D7720是第一個具有硬件乘法器的商用 DSP 芯片，從而被認為是第一塊單片DSP器件。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年美國德州儀器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品，標(biāo)志著實時數(shù)字信號處理領(lǐng)域的重大突破。TI公司之后不久相繼推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28、第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32。90年代DSP發(fā)展最快，TI公司相繼推出第四代DSP芯片 TMS320C40/C44、第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X、第二代DSP芯片的改進型TMS320C2XX、集多片DSP芯片于一體的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP芯片 TMS320C62X/C67X等。 隨著CMOS技術(shù)的進步與發(fā)展，日本的Hitachi 公司在1982年推出第一個基于CMOS工藝的浮點DSP芯片，1983年日本Fujitsu公司推出的 MB8764，其指令周期為120ns，且具有雙內(nèi)部總線，從而使處理吞吐量發(fā)生了一個大的飛躍。而第一個高性能浮點DSP芯片應(yīng)是ATT公司于1984年推出的DSP32。 與其他公司相比，Motorola公司在推出 DSP 芯片方面相對較晚。1986年，該公司推出了定點處理器MC56001。1990年，推出了與IEEE浮點格式兼容的浮點DSP芯片MC96002。 美國模擬器件公司（AD）在DSP芯片市場上也占有一定的份額，相繼推出了一系列具有自己特點的DSP芯片，其定點DSP芯片有ADSP2101/2103/ 2105、ASDP2111/2115、ADSP2161/2162/2164以及ADSP2171/2181，浮點DSP芯片有ADSP21000/ 21020、ADSP21060/21062等。 自1980年以來，DSP芯片得到了突飛猛進的發(fā)展，DSP芯片的應(yīng)用越來越廣泛，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。從運算速度來看， MAC（一次乘法和一次加法）時間已經(jīng)從20世紀(jì)80年代初的400ns（如TMS32010）降低到10ns以下（如TMS320C54X、TMS320C62X/67X等），處理能力提高了幾十倍。DSP芯片內(nèi)部關(guān)鍵的乘法器部件從1980年占模片區(qū)（die area）的40%左右下降到5%以下，片內(nèi)RAM數(shù)量增加一個數(shù)量級以上。DSP芯片的引腳數(shù)量從1980年的最多64個增加到現(xiàn)在的200個以上，引腳數(shù)量的增加，意味著結(jié)構(gòu)靈活性的增加，如外部存儲器的擴展和處理器間的通信等。 2 DSP系統(tǒng)構(gòu)成及其特點 2.1 DSP系統(tǒng)構(gòu)成 數(shù)字信號處理器是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，在模擬信號變換成數(shù)字信號以后，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等高速實時處理的專用處理器，其處理速度比最快的CPU還快1050倍。圖1所示為一個典型的DSP系統(tǒng)。 輸入信號首先進行帶限濾波和抽樣，然后進行A/D變換將信號變換成數(shù)字比特流。DSP芯片的輸入是A/D變換后得到的以抽樣形式表示的數(shù)字信號，DSP芯片對輸入的數(shù)字信號進行某種形式的處理，如進行一系列的乘累加操作（MAC）。最后，經(jīng)過處理后的數(shù)字樣值再經(jīng)D/A（Digital to Analog）變換轉(zhuǎn)換為模擬樣值，之后再進行內(nèi)插和平滑濾波就可得到連續(xù)的模擬波形。 必須指出的是，上面給出的DSP系統(tǒng)模型是一個典型模型，但并不是所有的DSP系統(tǒng)都必須具有模型中的所有部件。 2.2 DSP系統(tǒng)的特點1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部優(yōu)點： （1）接口和編程方便。DSP系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，與這樣的系統(tǒng)接口以實現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口容易得多；另外，DSP系統(tǒng)中的可編程DSP芯片可使設(shè)計人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級。 （2）穩(wěn)定性和可重復(fù)性好。DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度、濕度、噪聲、電磁場的干擾和影響較小，可靠性高；數(shù)字系統(tǒng)的性能基本不受元器件參數(shù)性能變化的影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 （3）精度高。16位數(shù)字系統(tǒng)可以達到10 -5的精度。 （4）特殊應(yīng)用。有些應(yīng)用只有數(shù)字系統(tǒng)才能實現(xiàn)，例如信息無失真壓縮、V型濾波器、線性相位濾波器等等。 （5）集成方便。DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。 當(dāng)然，數(shù)字信號處理在高頻信號處理上也存在一定的缺點。DSP系統(tǒng)中的高速時鐘可能帶來高頻干擾和電磁泄漏等問題，而且DSP系統(tǒng)消耗的功率也較大。此外，DSP技術(shù)更新的速度快，數(shù)學(xué)知識要求多，開發(fā)和調(diào)試工具還不盡完善。 2.3 數(shù)字信號處理器與通用微處理器的比較3,4 表1列出了二者的主要不同之處： 此外，DSP處理器往往都支持專門的尋址模式，它們對通常的信號處理操作和算法是很有用的。例如，模塊（循環(huán)）尋址（對實現(xiàn)數(shù)字濾波器延時線很有用）、位倒序?qū)ぶ罚▽焖俑盗⑷~變換很有用）。這些非常專門的尋址模式在GPP中是不常使用的，只有用軟件來實現(xiàn)。在執(zhí)行時間的預(yù)測上，DSP對高性能GPP的優(yōu)勢在于，即便是使用了高速緩存的DSP，哪些指令會放進去也是由程序員（而不是處理器）來決定的；DSP一般不使用動態(tài)特性，如轉(zhuǎn)移預(yù)測和推理執(zhí)行等。因此，由一段給定的代碼來預(yù)測所要求的執(zhí)行時間是完全直截了當(dāng)?shù)?，從而使程序員得以確定芯片的性能限制。 3DSP芯片的應(yīng)用 3.1 DSP的應(yīng)用領(lǐng)域 在近20多年時間里，DSP芯片的應(yīng)用已經(jīng)從軍事、航空航天領(lǐng)域擴大到信號處理、通信、雷達、消費等許多領(lǐng)域 2。主要應(yīng)用有：信號處理、通信、語音、圖形/圖像、軍事、儀器儀表、自動控制、醫(yī)療、家用電器等。 DSP主要應(yīng)用市場為3C領(lǐng)域，合占整個市場需求的90%。 數(shù)字蜂窩電話是DSP最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。由于DSP具有強大的計算能力，使得移動通信的蜂窩電話重新崛起，并創(chuàng)造了一批諸如GSM、CDMA等全數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)。 在Modem器件中，DSP更是成效卓著，不僅大幅度提高了傳輸速率，且具有接收動態(tài)圖像能力。另外，可編程多媒體DSP是PC領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。以XDSL Modem為代表的高速通信技術(shù)與MPEG圖像技術(shù)相結(jié)合，使得高品位的音頻和視頻形式的計算機數(shù)據(jù)有可能實現(xiàn)實時交換。目前的硬盤空間相當(dāng)大，這主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。預(yù)計在今后的PC機中，一個DSP即可完成全部所需的多媒體處理功能。DSP也是消費類電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。由于DSP的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音響設(shè)備的更新?lián)Q代周期變得非常短暫。用于圖像處理的DSP，一種用于JPEG標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理；另一種用于動態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理。 3.2 DSP的市場規(guī)模 從80年代開始起步的DSP市場，目前正處于高速成長的階段。在數(shù)字化、個人化和網(wǎng)絡(luò)化的推動下，1997年世界DSP市場營銷額超過32億美元，預(yù)計未來的年均增長率高達40%，按照這一增長速度，至2007年，世界DSP市場營銷額將突破500 億美元。 在全球DSP產(chǎn)品市場中，TI公司獨占鰲頭，占世界市場45%的份額，其次是朗訊（28%）、ADI（12%）、摩托羅拉（12%）、其他公司（3%）。 4 DSP的發(fā)展前景 4.1 DSP的技術(shù)展望2,6 （1）努力向系統(tǒng)級集成DSP邁進。縮小DSP 芯片尺寸始終是DSP的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)前的DSP多數(shù)基于RISC（精簡指令集計算）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進DSP芯核，并將幾個DSP 芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個芯片上，成為DSP系統(tǒng)級集成電路。這樣的集成縮小了整機的體積，縮短了產(chǎn)品上市的時間，是一個重要