[培训-DSP快速入门-2]：C54x DSP处理器的架构

Posted 2021-08-17 文火冰糖的硅基工坊

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目录

1.  C54x芯片的总体基本架构

1.1 冯诺依曼结构

1.2 哈佛结构

1.3 混合结构

1.4 C54x芯片结构

 2. CPU

3. 算术运算单元ALU

4. 累加器A&B

5. 桶形移位寄存器

6. 乘法/加法器（先乘后加）

7. 比较、选择、存储

8. 指数编码器

9. 状态和控制寄存器

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1.  C54x芯片的总体基本架构

1.1 冯诺依曼结构

 冯诺依曼结构是，数据和代码放在同一个存储器中，共享相同的地址和数据总线。

冯·诺依曼结构（von Neumann architecture）又称作普林斯顿体系结构（Princetion architecture）。

冯·诺依曼结构的处理器使用同一个存储器，经由同一个总线传输。冯·诺依曼结构处理器具有以下几个特点：

• 必须有一个存储器；
• 必须有一个控制器；
• 必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算；
• 必须有输入和输出设备，用于进行人机通信。

大多数计算机和嵌入式处理器采用的是此架构。

1.2 哈佛结构

哈佛结构是，数据和代码放在不同的存储器中，独占不同的数据和地址总线。

哈佛结构的中央处理器, 首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度

哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和存储的，执行时可以预先读取下一条指令。

哈佛结构是指程序和数据空间独立的体系结构， 目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。

哈佛结构能基本上解决取指和取数的冲突问题。

DSP通常采用此架构。

1.3 混合结构

 这种结构就是目前ARM的结构，将两种结构扬其长，避其短。

其中，芯片内部的cache，表示高速缓存。

1.4 C54x芯片结构

 2. CPU

中央处理器（central processing unit，简称CPU）作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，包括逻辑运算单元ALU, 移位寄存器，累计器，乘法器，选择器，比较器，指数编码器等。

除CPU之外的所有功能，其他功能主要是外围控制器和内部的存储器。

3. 算术运算单元ALU

算术逻辑单元(arithmetic and logic unit) 是能实现多组算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路，简称ALU。

 

 

 

4. 累加器A&B

在中央处理器中，累加器 (accumulator) 是一种寄存器，用来储存计算产生的中间结果。如果没有像累加器这样的寄存器，那么在每次计算 (加法，乘法，移位等等) 后就必须要把结果写回到 内存，也许马上就得读回来。

 现今的 CPU 通常有很多寄存器，所有或多数都可以被用来当作累加器。因为这个原因，"累加器" 这名词就显得有些老旧。

累加器除了用于寄存数据外，还可以直接进行加法运算。

 

5. 桶形移位寄存器

 桶式移位器是一种组合逻辑电路，通常作为微处理器CPU的一部分。它具有n个数据输入和n个数据输出，以及指定如何移动数据的控制输入，指定移位方向、移位类型（循环、算术还是逻辑移位）及移动的位数等等。

桶形移位寄存器即循环移位寄存器，在浮点加减运算、压缩/解压缩和图像处理算法中有应用，常用的是组合逻辑实现的桶形移位寄存器。

 

 备注：桶式移位器的移位的位数是可以配置的。

6. 乘法/加法器（先乘后加）

 

 

7. 比较、选择、存储

8. 指数编码器

 

9. 状态和控制寄存器

• ARP：3bit的DSP状态位，兼容C5XXX
• TC: 测试控制位。
• C: Carrier进位标志
• OVA: 累计器A的溢出标志位
• OVB: 累加器B的溢出标志位
• DP: Data Address Pointer寻址的基地址

• BRAF: 块循环执行标志，表明程序是否在循环体中执行
• CPL: C语言编程兼容位, 是否支持直接寻址。
• XF: XF管脚输出位
• HM: Hold Mode，暂停模式
• INTM: 全局中断屏蔽,
• OVM: 32bit还是40bit溢出
• SXM: 各位扩展方式0或1
• C16: 32bit操作还是2个独立的16bit操作
• FRCT: 小数相乘后的移位控制
• CMPT: 与C5XXX的兼容位
• ASM: 移位控制

 

• IPTR: 中断使能位
• AVIS: 地址可见位
• CLKOFF: 时钟输出位
• SMUL: 乘法饱和位
• SST: 存储饱和位，当40位的寄存器中的结果超过32位时，在把数据存放到32bit内存中时，是否进行饱和处理，还是截位处理。

 

 

 

 

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