DSP详细版简答题

1、1.数字信号处理算法一般的实现方法有哪些(详见课本(1)在通用的微机上用软件实现。这种方法速度慢，不便于实时完成，适于教学与仿真研究，如MATLAEH乎可以实现所有数字信号处理算法的仿真。(2)利用特殊用途的DSP芯片来实现。如用于FFT运算，FIR滤波的专用芯片，其特点是速度快，可用于速度高、实时处理的场合，缺点是灵活性差。(3)利用专门用于信号处理的通用DSP芯片来实现。通用DSP芯片以高速计算为目标进行芯片设计，如采用改进的哈佛结构、内部有硬件乘法器、使用流水线结构、具有良好的并行性，并具有专门适于数字信号处理的指令，既具有灵活性，又具有一定的处理能力和处理速度。DSP芯片的问世及飞速发

2、展，为数字信号技术应用于工程实际提供了可能。(4)用FPGA/CPL用户可编程器件来实现。和使用专用DSP芯片一样，该方法也是利用硬件完成数字信号处理，其特点是速度快，但无软件可编程能力、无自适应信号处理能力，只适用于某单一运算。关于什么是FPGAFPGA(FieldProgrammableGateArray)即现场可编程门阵列，它是在PALGALEPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。 它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的， 既解决了定制电路的不足， 又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA勺使用非常灵活，同一片FPGA过不同的编程数据可以产生不同的

3、电路功能。FPGAE通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域得到了广泛应用。随着功耗和成本的进一步降低，FPGAS将进入更多的应用领域。2.什么是可编程DSP芯片它有什么特点采用FPGA5现的DSP可以并行或顺序工作。在并行工作方面，FPGgASIC相当，优于DSP&理器。而在顺序执行方面，FPG她优于DSP处理器，因为FPGA中可以使用各种状态机或使用嵌入式微处理器来完成，且每一顺序工作的时钟周期中都能同时并行完成许多执行。就灵活性而言，FPGA勺灵活性远胜于ASIC和DSP处理器。3.冯诺依曼结构和哈佛结构有什么不同冯.诺依曼结构，其程序代码和数据共用一个公共

4、存储空间，单一的地址总线和数据总线。哈佛结构，将程序代码和数据的存储空间分开，各有自己独立的地址总线和数据总线。显然，采用哈佛结构的好处是可以并行地进行指令和数据的处理，从而大大提高数字信号处理器的运算速度。4.设计DSP应用系统时，如何选择合适的芯片(详见附加文档)DSP芯片的选择应根据实际的应用系统需要而确定。一般来说，选择DSP芯片时应考虑到如下诸多因素。运算量大小(1)DSP芯片的运算速度。 运算速度是DS砒片的一个最重要的性能指标，也是选择DSP芯片时所需要考虑的一个主要因素。DSP芯片的运算速度可以用以下几种性能指标来衡量：(1)指令周期：即执行一条指令所需的时间，通常以ns(纳秒

5、)为单位(2) MAC时间：即一次乘法加上一次加法的时间。(3) FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间。由于FFT运算涉及的运算在数字信号处理中很有代表性，因此FFT运算时间常作为便f量DSP芯片运算能力的一个指标；(4) MIPS:即每秒执行百万条指令。(5) MOPS:即每秒执行百万次操作。(6) MFLOPS:即每秒执行百万次浮点操作。(7) BOPS:即每秒执行十亿次操作。如TMS320C80勺处理能力为2BOPS2. DSP芯片的价格。DSP芯片的价格也是选择DSP芯片所需考虑的一个重要因素。如果采用价格昂贵的DSP芯片，即使性能再高，其应用范围肯定会受到一定的限制，尤

6、其是民用产品。因此根据实际系统的应用情况，需确定一个价格适中的DSP芯片。详细版P2)3. DSP芯片的硬件资源。不同的DSP芯片所提供的硬件资源是不相同的，如片内RAMROM的数量，外部可扩展的程序和数据空间，总线接口，I/O接口等。即使是同一系列的DSP芯片(如TI的TMS320C54原歹U),系列中不同DSP芯片也具有不同的内部硬件资源，可以适应不同的需要。4. DSP芯片的运算精度。5.DSP芯片的开发工具。在选择DSP芯片的同时必须注意其开发工具的支持情况，包括软件和硬件的开发工具。6 .DSP芯片的功耗。目前，供电的低功耗高速DS砒片已大量使用。7 .其他。除了上述因素外，选择DS

7、P芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。在上述诸多因素中，一般而言，定点DSP芯片的价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低o而浮点DSP芯片的优点是运算精度高，且C语言编程调试方便，但价格稍贵，功耗也较大。区J如TI的TMS320C2XX/C54原歹U属于定点DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特点。而TMS320C3X/C4X/C67XI于浮点DSP芯片，运算精度高，用C语言编程方便，开发周期短，但同时其价格和功耗也相对较高。5.简述设计DSP应用系统的一般设计过程。(详见附加文档)(1)首先必须根据应用系统的目标确定系统的性能指标、信号处理的要求。(2)第二步是根据系统的

8、要求进行高级语言的模拟。在这一步确定最佳的处理方法，即数字信号处理的算法(Algorithm),因此这一步也称算法模拟阶段。(3)接下来就可以设计实时DSP系统，实时DSP系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。硬件设计首先要根据系统要求选择合适的DSP芯片。然后设计DSP芯片的外围电路及其他电路。软件设计和编程主要根据系统要求和所选的DSP芯片编写相应的DSP汇编程序，常常采用高级语言和汇编语言的混合编程方法，采用这种方法，既可缩短软件开发的周期，提高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求。(4)DSP硬件和软件设计完成后，就需要进行硬件和软件的调试。软件的调试一般借助于DSP

9、开发工具，硬件调试一般采用硬件仿真器进行调试。(5)将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行。反复进行改进以满足实现的要求。6.开发DSP应用系统时，一般需要哪些硬、软件工具软件仿真器(Simulator),硬件在线仿真器(XDSEmulator)。CodeCompserStudio(简称CCS),是TI公司为TMS320系列DS瞰件开发推出的集成开发环境。7. TI公司TMS320DS芯片有哪三个主要系列各系列的应用特点是什么(详见PPT,附加文档)答：目前，TI公司在市场上主要有三大系列产品：TMS320C2000系列，TMS320C500源歹U和TMS320C6000I歹U(1) TMS

10、320C200源歹U,最先进的控制功能的DSP,主要应用于数字控制、运动控制，特点：超过400MIPS的DSP控制器,TM软件兼容目前主导的控制DSPC24x(2) TMS320C500源歹U,高速低功耗的DSP,主要应用于低功耗、手持设备、无线终端应用，特点：内核功耗mW/MIPS,该功耗大概目前工业主导低功耗DSP产品的1/6?软件兼用最为流行的C54xDSP(3) TMS320C600源歹U,最高性能的开发平台，主要应用于高性能、多功能、复杂应用领域，特点：工作频率达到成为工业应用最快的DSP最高效编译器兼用C62xTM8. TMS320C54xDS砒片的内部总线是如何组织的（详见课本P

11、9）答：TMS320C54xDSP采用先进的哈佛结构并具有八组总路线：程序总路线（PB）,3组数据总路线（CB、DB和EB）,4组地址总线（PABCABDABEAB采用各自分开的数据总路线分别用于读数据和写数据，允许CPUE同一个机器周期内进行两次读操作数和一次写操作数。独立的程序总路线和数据总路线允许CPU同时访问程序指令和数据。因此，在单周期内允许CPUJ用PAB/PB取指一次、利用DAB/D喷取第一个操作数、利用CAB/C喷取第二个操彳数并利用EAB/EB将操作数写入存储器。9. TMS320C54xDS砒片的存储器结构如何（详见课本P9）TMS320C54x存储器由3个独立的可选择空间

12、组成：程序空间、数据空间和I/O空间。程序存储器空间包括程序指令和程序中所需要的常数表格；数据存储器空间用于存储需要程序处理的数据或程序处理后的结果；I/O空间用于与外部存储器映象的外设接口，也可以用于扩展外部数据存储空间。C54x存储器空间通常可以分为3个可单独选择的空间：64K程序空间、64K数据空间和64KI/O空间。CPU犬态寄存器的MP/MCOVLYWDROMfc影响存储器的配置。所有TMS320C54x芯片都包括随机访问存储器（RAM和只读存储器（ROM。RAM可分成若干块，每一个块可以在一个机器周期内读两次或读一次写一次，这样的好处是可以在一个机器周期内从一个DARA映中读取两个

13、操作数并将数据写入另一个DARA忡。SARAM1分成若干块，在一个机器周期内只能读一次或写一次。RAM一般映象在数据存储器空间，也可以安排在程序存储空间，而ROMW映象在程序存储空间，也可部分地映象到数据存储器空间。10. DSP片内存储器和片外存储器有什么区别为什么要尽量使用片内存储器（详见课本P14）答：利用I/O存储器可以扩展外部存储器，使用片内存储器没有等待状态，可以使程序运行速度快，可以得到更高的性能，因此尽量采用内部RAM使用片外存储器的主要优点是可对更大的存储器空间寻址。11. TMS320C54xDS砒片的片上外设主要有哪些答：通用I/O引脚XF,定时器，时钟发生器，复位电路，

14、主机接口，软件可编程等待状态发生器，可编程分区开关，4种串行口12. TMS320C54xDS限供的寻址方式与你熟悉的其它CPU!供的寻址方式有什么不同（详见课本P31全部）答：TMS320C54xDSPT一些特殊的间接寻址方式：循环寻址和位倒序寻址：循环寻址：在完成卷积、相关和FIR滤波等算法中，都要求在存储器中设置一个循环缓存区，循环寻址就是实现这个功能。位倒序寻址：在FFT运算时其输出、输入列中必有一要混序，所谓混序就是位倒序。C54x提供的位倒序寻址就是实现这个功能。双操作数寻址：占用程序空间小，运行速度快，在一个机器内通过两个16位数据总路线（C和D）读两个操作数。DSP芯片由于硬件

15、结构设计而特有的的寻址方式，提高了相应算法程序中使用存储器的效率及其执行速度。13. TMS320C54xDSPT编指令系统与彳熟悉的其它CPUT编指令系统有什么不同（详见PPT第四章）答：TMS320C54xDSP匚编指令系统有两种表示形式，一种是类似于高级语言的助记符形式，另一种是类似于高级语言的代数形式。C54x指令特点：可同时读入2或3个操作数;支持双精度运算的32位长操作数指令;可进行单条指令重复和块指令重复操作；有块存储器传送指令和并行操作（如并行存储和加载、并行存储和加/减法、并行存储和乘法、并行加载和乘法）指令；设有条件存储指令及延迟操作指令、有从中断快速返回指令；为特殊用途设

16、计的指令（如支持FIR滤波、最小均方算法LSM多项式计算以及浮点运算）；有为省电安排的空转指令。14.若某一个变量用Q15表示，说明该变量所能表示的数值范围和精度。（详见课本P125）答：Q15的数值范围为-1至ij，精度为1/32768=15.汇编程序中的伪指令主要有什么作用（详见课本P61）答：伪指令（Directives）不生成最终代码（即不占据存储单元），但对汇编器，链接器有重要的批示作用，包括段（Section）定义、条件汇编、文件引用、宏定义等。16.汇编器和链接器的功能各是什么它们产生的输出文件有什么相同点和不同点（详见PPT第五章，课本P54,58）P54,P58答：汇编器：.

17、根据汇编伪指令用适当的段将各部分程序代码和数据汇编在一起，构成机器语言的目标文件（.Obj文件）其格式为COEF（公用目标文件格式）。链接器： 根据链接命令或链接命令文件 （.cmd文件） ， 将一个或多个COFF目标文件链接起来， 生成存储器映象文件 （.map）和可执行的输出文件（.out）（COFF目标模块）。一个任务就是分配存储单元，即把各个段重新定位至目标存储器中。相同点是两者建立的都是公共目标文件（COFF格式），汇编器建立的是相对地址的COF成件即.obj文件，链接器建立的是绝对地址的COF成:件即.out文件链接器对段的处理：首先， 它将汇编器产生的COFF目标文件（.obj文

18、件）中的各种段落作为输入段，当有多个文件进行链接时，它将输入段组合起来，在可执行的COFFB出模块中建立各个输出段。其次，链接器为输出段选择存储器地址。（链接器有两个命令完成上述功能。MEMOR令一一定义目标系统的存储器配置图，包括对各部分的命名，以及规定它们的起始地址和长度。SECTIONS令一一告诉链接器如何将输入段组合成输出段，以及在存储器何处存放输出段落。子段可以用来更精确地编排段，可用链接器SECTION险令指定子段）17.什么是COF将式它有什么特点（详见PPT,课本P53）答：COFF1公共目标文件格式，CommonObjectFileFormat.这是汇编器和链接器建立的目标文

19、件的文件格式。COF即最重要的一个概念是段，一个段就是最终在存储器映象中占据边续空间的一个数据或代码块。分段的优点：在目标文件中将程序、数据、变量的代码分开放置，便于在链接时作为一个单独的部分分配存储器。由于大多数系统都有好几种形式的存储器，通过对各个段重新定位，可以使用权目标存储器得到更为有效的利用。当编写一个汇编语言程序时，可以按照代码段和数据段来考虑问题，这样使模块化编程和管理变得更加方便。汇编器和链接器都有一些伪指令来建立和管理各种各样的段。段可以分为两大类，即已初始化段和未初始化段。18.什么是程序的重定位（详见课本P59）答：1.链接时重新定位汇编器将每个段的起始地址处理为0,而所

20、有需要重新定位的符号（标号）在段内都是相对于0地址的.实际上，不可能所有的段都有从0地址开始，因此链接器通过以下的方法将段重新定位将各个段定位到存储器空间中，每个段都从合适的地址开始.将符号值调整到相对于新的段地址的数值.调整对重新定位后符号的引用.2.运行时重新定位有时，希望将代码装入存储器的一个地方，而运行在另一个地方.例如，一些关键的执行代码必须装入在系统的ROW,但希望在较快的RA丽运行。链接器提供了一个简单的处理该问题的方法。利用SECTION除令选项让链接器定位两次。第一次使用装入关键字设置装入地址，再用运行关键字设置运行地址。19 .说明.Text块、.data块、.bss块分别

21、包含什么内容（详见PPT课本P54）答：.Text块：此段通常包含可执行代码.data块：此段通常包含已初始化的数据.bss块：此段通常为未初始化的数据保留存储空间。（未初始化段：主要用来在存储器中保留空间，通常将它们定位到RAMo使用伪指令.bss和.usect已初始化段：已初始化段包含可执行代码或已初始化数据。使用伪指令.text.data.sect子段：大段中的小段。如在.text段内建立一个名为_func的子段，可以用如下命令：.sect”.Text:_func”还有每个段都有一个段程序计数器SPC初始值都为0）20 .结合所学专业举一个DSP应用实例，说明为什么要采用DSP技术（详见

22、附加文档）答：如移动通信的数字蜂窝网，信号的发送与接收，编码和解码都会应用到大量的卷积，FF和滤波等运算，运算量非常大，而且为保证正常通话，对运算的速度和实时性要求很高。DSP芯片内部用特定的硬件结构，使之能够实时快速地实现各种数字信号处理算法。如FIRS指令，专用于FIR滤波器的设计，实现快速算法。21 .谈一谈你对DSP技术的认识及其DSP技术的发展和应用前景。（详见附加文档）答：（1）努力向系统级集成DSPS进。缩小DSP芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。当前的DS冲数基于RISC（精简指令集计算）结构，这种结构的优点是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核

23、，并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上，成为DSP系统级集成电路。这样的集成缩小了整机的体积，缩短了产品上市的时间，是一个重要的发展趋势。（2）DSP的内核结构进一步改善。DSP的结构主要是针对应用，并根据应用优化DSP设计以极大改进产品的性能。多通道结构和单指令多重数据（SIMD）、超长指令字结构（VLIM）、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构（SHARC）在新的高性能处理器中将占据主导地位2。（3）可编程DS嘱主导产品。可编程DSP给生产厂商提供了很大的灵活性。生产厂商可在同一个DS呼台上开发出各种不同型号的

24、系列产品，以满足不同用户的需求。同时，可编程DSP也为广大用户提供了易于升级的良好途径。人们已经发现，许多微控制器能做的事情，使用可编程DSP将做得更好更便宜。（4）追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸7o由于电子设备的个人化和客户化趋势，DSP必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备的更新步伐。同时由于DSP的应用范围已扩大到人们工作生活的各个领域，特别是便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于进一步降低功耗。按照CMOS勺发展趋势，依靠新工艺改进芯片结构，DS唯算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。（5）定点DSP是主流。虽然浮点DSP的运算精度更高，动态

25、范围更大，但定点DS嚼件的成本较低，对存储器的要求也较低，而且耗电较省。因此，定点运算的可编程DSP器件仍是市场上的主流产品。据统计，目前销售的DS嘴件中的80犯上属于16位定点可编程DSP器件，预计今后的比重将逐渐增大。（6）与可编程器件结合。DSP的许多新应用需要比传统DSP处理器更加强大的数字信号处理能力，设计者往往会借助PLD和FPGA来满足他们日益提高的信号处理需求8o与常规DSP器件相比，FPGA器件配合传统的DSP器件可以处理更多信道，可在基站中用来实现高速实时处理功能，满足无线通信、多媒体等领域多功能和高性能的需要。（7）DSP嵌入式系统9oDSP嵌入式系统是DSP系统嵌入到应

26、用电子系统中的一种通用系统4。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势，又具有应用目标所需要的技术特征。在许多嵌入式应用领域，既需要在数据处理方面具有独特优势的DSP也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器（MCU）。因此，将DSP与MC融合在一起的双核平台，将成为DS叱术发展的一种新潮流。我国DSP市场前景目前，国外众多厂商涉足我国DSP产品市场，我国的DS而用已有了相当的基础，有10多家集成电路设计企业从事数字信号处理系统（DSP）及相关产品的开发与应用。从应用范围来说，数字信号处理器市场前景看好。DSP不仅成为手机、个人数字助理等快速增长产品中的关键元件，而且它正在向数码相机和电机控制

27、等领域挺进。随着DSP芯片的品种和技术档次不断提高以及向多功能化、高性能化、低功耗化放向发展，DSP日益进入人们的生活，在未来相当长的一段时间，我国DSP市场将蓬勃发展，今后几年市场销售额仍将保持40%以上的增长率，具有良好的市场前景。（以下PPT中的）不断提高的处理速度，工作主频突破1GHz、增大片内RAMg量和片外寻址能力采用多总线、多流水线和多处理器核并行结构具有多个硬件乘法累加器构成的独立计算单元丰富的外围接口和通信设施片上设置标准仿真调试接口低电压、低功耗、高性价比借鉴通用CPU和单片机的优点开发环境和支持软件迅速发展和完善在超大规模可编程逻辑门阵列器件FPG街口ASIC中完成专用集成电路的高速性与DSP的通用可编程性相结合目前，国际市场主要的DSP芯片生产商众多，包括TI、ADintel、Motorola、NECLucent、Zilog等，其中美国德州仪器公司（TI）占有最大的市场份额。TI产品主要以TMS3