dsp是什么意思？（DSP到底是个什么鬼？看完你就懂了）

　　dsp是什么意思？（DSP到底是个什么鬼？看完你就懂了）
　　DSP即数字信号处理技术，DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。DSP芯片是一种快速强大的微处理器，独特之处在于它能即时处理资料。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。在当今的数字化时代背景下，DSP己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。
　　DSP芯片的诞生是时代所需。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在DSP芯片出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。但由于微处理器较低的处理速度不快，根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号处理方式成了日渐迫切的社会需求。
　　上世纪70年代，DSP芯片的理论和算法基础已成熟。但那时的DSP仅仅停留在教科书上，即使是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。
　　1978年，AMI公司发布世界上第一个单片DSP芯片S2811，但没有现代DSP芯片所必须有的硬件乘法器；
　　1979年，美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑，但其依然没有硬件乘法器；
　　1980年，日本NEC公司推出的MPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。
　　DSP芯片的诞生过程
　　1982年世界上诞生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比微处理器快了几十倍。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至80年代中期，随着CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。
　　80年代后期，第三代DSP芯片问世。运算速度进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信、计算机领域；
　　90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP芯片。第五代与第四代相比系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。
　　进入21世纪后，第六代DSP芯片横空出世。第六代芯片在性能上全面碾压第五代芯片，同时基于商业目的的不同发展出了诸多个性化的分支，并开始逐渐拓展新的领域。
　　DSP芯片的应用领域
　　DSP芯片强调数字信号处理的实时性。DSP作为数字信号处理器将模拟信号转换成数字信号，用于专用处理器的高速实时处理。它具有高速，灵活，可编程，低功耗的界面功能，在图形图像处理，语音处理，信号处理等通信领域起到越来越重要的作用。
　　DSP芯片在市场上的应用情况
　　应用DSP的领域较多，未来新应用领域有望层出不穷。根据美国的权威资讯公司统计，目前DSP芯片在市场上应用最多的是通信领域，占56。1；其次是计算机领域，占21。16；消费电子和自动控制占10。69；军事航空占4。59；仪器仪表占3。5；工业控制占3。31；办公自动化占0。65。
　　DSP芯片的应用领域
　　1）DSP芯片在多媒体通信领域的应用。
　　媒体数据传输产生的信息量是巨大的，多媒体网络终端在整个过程中需要对获取的信息量进行快速分析和处理，因此DSP被运用在语音编码，图像压缩和减少语音通信上。如今DSP对于语音解码计算产生实时效果，设计协议要求已经成为最基本的一条国际标准。
　　2）DSP芯片在工业控制领域的应用。
　　在工业控制领域，工业机器人被广泛应用，对机器人控制系统的性能要求也越来越高。机器人控制系统重中之重就是实时性，在完成一个动作的同时会产生较多的数据和计算处理，这里可以采用高性能的DSP。DSP通过应用到机器人的控制系统后，充分利用自身的实时计算速度特性，使得机器人系统可以快速处理问题，随着不断提高DSP数字信号芯片速度，在系统中容易构成并行处理网络，大大提高控制系统的性能，使得机器人系统得到更为广泛的发展。
　　3）DSP芯片在仪器仪表领域的应用。
　　DSP丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电仪路，实现仪器仪表的SOC设计。器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标，使用DSP芯片开发产品可使这两项指标大大提高。例如TI公司的TMS320F2810具有高效的32位CPU内核，12位AD转换器，丰富的片上存储器和灵活的指挥系统，为高精密仪器搭建了广阔的平台。高精密仪器现在已经发展成为DSP的一个重要应用，正处于快速传播时期，将推动产业的技术创新。
　　美国德州仪器公司的TMS320芯片
　　3）DSP芯片在汽车安全与无人驾驶领域的应用。
　　汽车电子系统日益兴旺发达起来，诸如装设红外线和毫米波雷达，将需用DSP进行分析。如今，汽车愈来愈多，防冲撞系统已成为研究热点。而且，利用摄像机拍摄的图像数据需要经过DSP处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。
　　4）DSP芯片在军事领域的应用。
　　DSP的功耗低、体积小、实时性反应速度都是武器装备中特别需要的。如机载空空导弹，在有限的体积内装有红外探测仪和相应的DSP信号处理器等部分，完成目标的自动锁定与跟踪。先进战斗机上装备的目视瞄准器和步兵个人携带的头盔式微光仪，需用DSP技术完成图像的滤波与增强，智能化目标搜索捕获。DSP技术还用于自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理中。
　　高端市场被国外公司垄断
　　目前，世界上DSP芯片制造商主要有3家：德州仪器（TI）、模拟器件公司（ADI）和摩托罗拉（Motorola）公司，其中TI公司独占鳌头，占据绝大部分的国际市场份额，ADI和摩托罗拉公司也有一定市场。
　　德州仪器公司（TI）是DSP业界公认的龙头老大，公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，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。
　　在TI公司主打的三个系列中，c2000系列现在所占市场份额较小，如今TI官网上的DSP产品主要以c6000与c5000为主。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；C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统。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系列主打产品为：C6000DSPARM处理器（12）OMAPL1x（5）、66AK2x（7）；C6000DSP（94）C674xDSP（5）、C66xDSP（11）
　　C5000系列主打产品为：C55x超低功耗DSP，为超低功耗的紧凑型嵌入式产品提供高效的信号处理。
　　TI公司的DSP产品主要应用范围在机器视觉、航空电子和国防、尺寸、重量和功耗（SWAP）、音频、视频编码解码与生物识别领域。
　　TI公司官网上的主打的四款DSP芯片产品
　　目前，ADI公司有六款主打产品，分别应用在语音处理、图像处理、过程控制、测控与测量等领域。
　　ADI公司主打DSP产品及应用领域
　　摩托罗拉公司也是全球较大的DSP芯片生产商，其产品包括定点的和浮点的，专用的和通用的，16位和24位以及32位。DSP芯片主要应用于语音处理、通信、数字相机、多媒体、控制等领域。主打产品有DSP56000系列、DSP56800系列、DSP56800E系列、MSC8100系列、DSP56300系列等。
　　未来DSP技术将向以下几个方面继续发展与更新：
　　1）DSP芯核集成度越来越高。
　　缩小DSP芯片尺寸一直是DSP技术的发展趋势，当前使用较多的是基于RISC结构，随着新工艺技术的引入，越来越多的制造商开始改进DSP芯核，并且把多个DSP芯核、MPU芯核以及外围的电路单元集成在一个芯片上，实现了DSP系统级的集成电路。
　　2）可编程DSP芯片将是未来主导产品。
　　随着个性化发展的需要，DSP的可编程化为生产厂商提供了更多灵活性，满足厂家在同一个DSP芯片上开发出更多不同型号特征的系列产品，也使得广大用户对于DSP的升级换代。例如冰箱、洗衣机，这些原来装有微控制器的家电如今已换成可编程DSP来进行大功率电机控制。
　　3）定点DSP占据主流。
　　目前，市场上所销售的DSP器件中，占据主流产品的依然是16位的定点可编程DSP器件，随着DSP定点运算器件成本的不断低，能耗越来越小的优势日渐明显，未来定点DSP芯片仍将是市场的主角。
　　FPGA芯片与DSP芯片的相爱相杀
　　FPGA即现场可编程门阵列，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。有了FPGA芯片，可以用程序编一个新发明的CPU内核出来，嵌到FPGA芯片中去，并且可以嵌入多个。
　　FPGA的基本架构
　　国际FPGA市场被四大巨头垄断，分别是赛灵思、阿尔特拉、美高森美以及莱迪思。阿尔特拉和赛灵思是FPGA的发明者，其中阿尔特拉于1983年发明世界上第一款可编程逻辑器件，赛灵思于1985年公司推出的全球第一款FPGA产品XC2064。根据2017年公司财务数据统计，赛灵思营收23。49亿美元，阿尔特拉（被英特尔收购）为19。02亿美元，美高森美FPGA业务为4。21亿美元，莱迪思为3。86亿美元。赛灵思和阿尔特拉两家公司几乎占据了整个国际市场的90。
　　2017年FPGA四巨头市场占有率
　　FPGA芯片与DSP芯片是有区别的。DSP是专门的微处理器，适用于条件进程，特别是较复杂的多算法任务。FPGA包含有大量实现组合逻辑的资源，可以完成较大规模的组合逻辑电路设计，同时还包含有相当数量的触发器，借助这些触发器，FPGA又能完成复杂的时序逻辑功能。
　　2016年FPGA芯片的应用领域
　　FPGA芯片与DSP芯片是有区别的。DSP是专门的微处理器，适用于条件进程，特别是较复杂的多算法任务。FPGA包含有大量实现组合逻辑的资源，可以完成较大规模的组合逻辑电路设计，同时还包含有相当数量的触发器，借助这些触发器，FPGA又能完成复杂的时序逻辑功能。
　　DSP芯片的通用性相对弱，FPGA则通用性更强；
　　DSP具有软件的灵活性，而FPGA具有硬件的高速性；
　　DSP对较低速的事件串联执行，但是处理前可能会有些时延，而FPGA不能处理多事件，因为每个事件都有专用的硬件，但是采用这种专用硬件实现的每个事件的方式可以使各个事件同时执行；
　　DSP是按照指令的顺序流来编程的，而FPGA是以框图方式编程的，这样很容易看数据流。
　　FPGA芯片与DSP芯片的比较
　　在既强调结构灵活、通用性，以及处理复杂算法的需求下，往往将DSP和FPGA联合起来，采用DSPFPGA结构，或者将DSP模块嵌入的FPGA芯片中，这也是未来设计的一种趋势。
　　告别无芯之痛，国产DSP获突破
　　核高基重大专项从国家层面大力推动国产高端芯片的研发。2006年，国务院颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006年2020年）》，核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品（简称核高基重大专项）位列16个科技重大专项首位，也被称之为01专项。
　　专项的实施极大地提升了我国集成电路产业的发展速度。20012016年间，我国集成电路市场规模由1260亿元增加至约12000亿元，占全球市场份额的将近60，产业销售额扩大超过23倍，由188亿元扩大至4336亿元。国内对DSP方面的研究起步较晚，但是发展较快。中电科14所承担起研发DSP芯片的任务。
　　10年磨一剑，14所跟龙芯公司、清华大学合作开发国产DSP芯片华睿1号在2012年通过核高基专项组验收。华睿1号成功应用于14所十多型雷达产品中，创造了国产多核DSP芯片产品应用的三个之最：雷达装备应用型号最多、单台套应用数量最多和总应用数量最多。目前，华睿2号已成功研制出，并已经通过所内测试，并将很快推向市场。下一步，14所计划将在华睿3号上采用更为先进的制造工艺，进一步提高主频，提高通用性能，在专用性能方面采用流处理器方式，提高专用计算的性能，同时降低功耗。
　　华睿1号代表国内DSP芯片工艺最高水平。在处理系统设计方面采用了DSP和CPU多核架构设计技术，实测表明，华睿1号的处理能力和能耗具有明显优势，运行多任务实时操作系统十分稳定，芯片的整体技术指标达到或优于国际同类产品水平。华睿1号填补了我国在多核DSP领域的空白，对提高我国高端芯片的自主研发能力、提升我国电子整机装备研制水平、保障国家信息安全等方面具有重大意义与影响。
　　华睿芯片
　　魂芯1号是由中国电子科技集团第38所吴曼青团队研制成功的，2012年完成测试。魂芯一号（BWDSP100）是一款32位静态超标量处理器，属于DSP第二发展阶段的产品。该芯片基于55nm制作工艺实现的，具有完全自主知识主权。
　　魂芯一号
　　魂芯1号达到国际主流DSP芯片水平，与美国模拟器件公司（ADI）TS201芯片新能相近。TS201是ADI公司的一款主流DSP芯片，它集成了定点和浮点计算功能的高速DSP。该处理器广泛应用于视频、通信市场和国防军事装备中，适合于大数据量实时处理的应用领域。
　　魂芯1号与TS201特性对比
　　魂芯1号是一款高性能通用DSP，可广泛应用于各类高性能信号处理领域，典型的整机装备应用包括雷达、声纳、电子对抗等。
　　魂芯2号A刚刚发布，单核性能超过当前国际同类芯片性能4倍。2018年4月23日，中国电科38所发布了魂芯2号A，该芯片采用全自主体系架构，研发历时6年，相对于魂芯1号，魂芯2号A性能提升了6倍，通过单核变多核、扩展运算部件、升级指令系统等手段，使器件性能千亿次浮点运算同时，具有相对良好的应用环境和调试手段；单核实现1024浮点FFT（快速傅里叶变换）运算仅需1。6微秒，运算效能比德州仪器公司TMS320C6678高3倍，实际性能为其1。7倍，器件数据吞吐率达每秒240Gb。
　　DSP芯片在民用信息领域市场空间巨大
　　DSP芯片支持通信、计算机和消费类电子产品的数字化融合。在无线领域DSP遍及无线交换设备、基站和手持终端；在网络领域，DSP涵盖从基础设施到宽带入户设备，包括IP网关和IP电话和电缆调制解调器等。随着中国数字消费类产品需求的大幅增长，以及DSP对数字信号高速运算与同步处理能力的提高，DSP的应用领域将逐渐从移动电话领域扩展到新型数字消费类领域，从而应用领域横跨3C，且分布将日趋均衡。
　　DSP芯片在智能手机中扮演重要角色。DSP芯片可以为移动电话带来更好的语音、音频、图像体验，可以极大提升手机单项功能的能力，让手机运行速度更快。由于DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话迅速崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网。同时DSP芯片是移动电话等电子产品更新换代的重要决定因素。工信部数据显示，2017年，移动电话用户净增9555万户，总数达14。2亿户，移动电话用户普及率达102。5部百人，比上年提高6。9部百人，移动电话需求量的稳步上升将引致DSP芯片等集成电路的大量需求。
　　20002017年固定电话、移动电话用户发展情况
　　移动宽带需求量与DSP需求量呈正向变动。基于DSP的ADSL和HFC作为两种最常用的宽带接入技术，同时，基于DSP的通用系统可以实现无线接入点通信系统，具有较好的开放性，配置灵活，可扩展性强，因此移动宽带需求量与DSP需求量呈正向变动。截止2017年年底，三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数达3。49亿户，全年净增5133万户。移动宽带用户（即3G和4G用户）总数达11。3亿户，全年净增1。91亿户，占移动电话用户的79。8。随着移动宽带的普及推广未来DSP市场需求可期。
　　20002017年移动宽带用户3G、4G发展情况
　　IPTV等数字消费类产品的需求日益扩张，新型数字消费领域DSP芯片未来市场需求可期。基于DSPFPGA的网关实现方案可以将数字电视信号转换为组播信号，实现有线电视业务与电话语音业务、计算机互联网业务的融合。近年来，国家大力出台扶持政策、加快培育新兴IPTV、物联网、智慧家庭等业务。2017年末，IPTV用户数达到1。22亿户，全年净增3545万户。