[培训-DSP快速入门-1]：DSP概述（基本框架CPU, GPU, FPGA比较，常见型号）

Posted 2021-08-15 文火冰糖的硅基工坊

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目录

引言：

第1部分 什么是DSP

第2部分 为什么需要DSP

 第3部分 DSP的基本框架

第4部分 CPU, DSP, GPU, FPGA比较

第5部分 常见DSP芯片

5.1 德州仪器公司TI

5.2 ADI公司

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引言：

第1部分 什么是DSP

 

第2部分 为什么需要DSP

 

选择DSP的理由：

• 性价比高
• DSP相对于通用处理器独特的架构 

 第3部分 DSP的基本框架

第4部分 CPU, DSP, GPU, FPGA比较

（1）CPU

一般来说CPU运算能力最弱，CPU虽然主频最高，但是单颗也就8核、16核的样子，一个核3.5g，16核也就56g，再考虑指令周期，每秒最多也就30g次乘法。还是定点的。

CPU虽然运算不行，但是擅长管理和调度，比如读取数据，管理文件，人机交互等，例程多，辅助工具也很多。

（2）DSP

DSP虽然主频不如CPU,但是胜在乘法器多，随随便便带16个乘法器，还是浮点的。再来个4核，8核，还有特定的算法硬件加速，所以虽然主频只有1,2g但是运算能力还是比CPU强。当然现在出现了带专用乘法器的CPU，DSP也集了ARM核，这两个的界限开始模糊了。
DSP所有计算均使用浮点算法，而且目前还没有位或整数运算指令。

DSP相比而言管理弱了，运算加强了。这两者都是靠高主频来解决运算量的问题，适合有大量递归操作以及不便拆分的算法。

（3）GPU
GPU专为图像处理设计，主频一般在500mhz左右，但是核多啊，比如titan,有380多个流处理单元，500*400就是200g这个量级，远大与于前面2者了。

GPU管理更弱，运算更强，但由于是多进程并发，更适合整块数据进行流处理的算法

（4）FPGA

FPGA的运算能力的，拿高端的来说。3000多个固定乘法器，拿数字逻辑还能搭3000个，最快能到接近300mhz, 也就是1800g这个量级。

FPGA能管理能运算，但是开发周期长，复杂算法开发难度大。适合流处理算法，不管是整块数据进还是一个一个进。还有实时性来说，FPGA是最高的，FPGA是纯硬件实现的 。

前3种处理器为了避免将运算能力浪费在数据搬运上，一般要求累计一定量数据后才开始计算，产生群延时，而FPGA所有操作都并行，因此群延时可以很小

第5部分 常见DSP芯片

DSP芯片 的主要供应商有 TI，ADI，Motorola，Lucent 和 Zilog 等，其中 TI 占有最大的市场份额。 主导产品： TI 公司的TMS320C54xx（16bit 定点）、 TMS320C55xx（16bit 定点）、 TMS320C62xx（32bit 定点）、 TMS320C67xx（16bit 浮点）。

通用DSP芯片的代表性产品包括TI公司的TMS320系列、AD公司ADSP21xx系列、MOTOROLA公司的DSP56xx系列和DSP96xx系列、AT&T公司的DSP16/16A和DSP32/32C等单片器件。

5.1 德州仪器公司TI

众所周知，美国德州仪器（Texas Instruments，TI）是世界上最知名的DSP公司，其产品应用也最广泛，TI公司生产的TMS320系列DSP芯片广泛应用于各个领域。TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，这是DSP应用历史上的一个里程碑，从此，DSP芯片开始得到真正的广泛应用。由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，所以逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP系列处理器。

TI的三大主力DSP产品系列为:

C2000系列主要用于数字控制系统；

C5000（C54x、C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品；C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被广泛应用于通信和个人消费电子领域。

C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统。

（1）面向数字控制、运动控制的TMS320C2000系列，主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240x/LF240x、TMS320C24xA/LF240xA、TMS320C28xx等。

（2）面向低功耗、手持设备、无线终端应用的TMS320C5000系列，主要包括TMS320C54x、TMS320C54xx、TMS320C55x等。

（3）面向高性能、多功能、复杂应用领域的TMS320C6000系列，主要包括TMS320C62xx、TMS320C64xx、TMS320C67xx等。

备注：本文以TI的C5000系列为例，介绍DSP的工作原理与软件编程。

5.2 ADI公司

ADI公司在DSP芯片市场上也占有一定的份额，相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片，其定点DSP芯片有 ADSP2101/2103/2105、ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164、ADSP2127/2181 、ADSP-BF532以及Blackfin系列，浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062，以及虎鲨 TS101，TS201S

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