CPU與DSP的區別

2021-04-24 04:26:55 字數 1096 閱讀 7746

從表面上來看,dsp與標準微處理器有許多共同的地方:乙個以alu為核心的處理器、位址和資料匯流排、ram、rom以及i/o埠,從廣義上講,dsp、微處理器和微控制器(微控制器)等都屬於處理器,可以說dsp是一種cpu。但dsp和一般的cpu又不同:

首先是體系結構:cpu是馮.諾伊曼結構的,而dsp有分開的**和資料匯流排即「哈佛結構」,這樣在同乙個時鐘週期內可以進行多次儲存器訪問—— 這是因為資料匯流排也往往有好幾組。有了這種體系結構,dsp就可以在單個時鐘週期內取出一條指令和乙個或者兩個(或者更多)的運算元。    

標準化和通用性:cpu的標準化和通用性做得很好,支援作業系統,所以以cpu為核心的系統方便人機互動以及和標準介面裝置通訊,非常方便而且不 需要硬體開發了;但這也使得cpu外設介面電路比較複雜,dsp主要還是用來開發嵌入式的訊號處理系統了,不強調人機互動,一般不需要很多通訊介面,因此 結構也較為簡單,便於開發。如果只是著眼於嵌入式應用的話,嵌入式cpu和dsp的區別應該只在於乙個偏重控制乙個偏重運算了。

流水線結構:大多數dsp都擁有流水結構,即每條指令都由片內多個功能單元分別完成取指、解碼、取數、執行等步驟,這樣可以大大提高系統的執行效率。但流水線的採用也增加了軟體設計的難度,要求設計者在程式設計中考慮流水的需要。

快速乘法器:訊號處理演算法往往大量用到乘加(multiply-accumulate,mac)運算。dsp有專用的硬體乘法器,它可以在乙個時 鐘週期內完成mac運算。硬體乘法器占用了dsp晶元面積的很大一部分。(與之相反,通用cpu採用一種較慢的、迭代的乘法技術,它可以在多個時鐘週期內 完成一次乘法運算,但是占用了較少了矽片資源)。

位址發生器:dsp有專用的硬體位址發生單元,這樣它可以支援許多訊號處理演算法所要求的特定資料位址模式。這包括前(後)增(減)、環狀資料緩衝 的模位址以及fft的位元倒置位址。位址發生器單元與主alu和乘法器並行工作,這就進一步增加了dsp可以在乙個時鐘週期內可以完成的工作量。

硬體輔助迴圈:訊號處理演算法常常需要執行緊密的指令迴圈。對硬體輔助迴圈的支援,可以讓dsp高效的迴圈執行**塊而無需讓流水線停轉或者讓軟體來測試迴圈終止條件。

低功耗:dsp的功耗較小,通常在0.5w到4w,採用低功耗的dsp甚至只有0.05w,可用電池供電,很適合嵌入式系統;而cpu的功耗通常在20w以上。 

CPU 與 DSP 的區別

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