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试从C54X-DSP硬件结构方面总结：为什么说DSP是一种特别适用于数字信号处理算法的微处理器？

从C54X-DSP硬件结构方面总结回答

2025-02-28 22:48:24

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回答1：

1、DSP采用哈佛结构总线，程序存储器和数据存储器分开，取指和数据访问同时进行。通用CPU采用冯.诺依曼型总线，程序和数据总线共享同一总线，取指和数据访问不能并发。
2、流水线操作(pipeline)，取指、译码、寻址、取数、运算、存储流水操作，等效单周期完成指令，而通用CPU通常一条指令需要几个时钟周期才可以完成。当然，流水线操作引入了一些新问题，比如需要在适当位置加NOP空操作指令或者调整指令位置以确保流水操作能顺利完成。
3、独立的硬件乘法器。卷积、数字滤波、FFT、相关、矩阵运算等算法中，大量重复乘法和累加。MAC指令(取数、乘法、累加)在单周期内完成(通过流水线等效实现)，比用软件乘法快很多。
4、独立的DMA总线和控制器。通用CPU中的总线是共享的，DMA使用了总线则CPU就要等待，而DSP中的DMA使用独立的DMA总线通路，可以和CPU core并发操作。独立的源、目的地址寄存器、长度寄存器，自动计算地址和循环。光DSP处理器运算速度快还不行，还与数据吞吐率有关。
5、中心算术逻辑单元CALU。DSP中有很多ALU，如DMA控制器、地址发生器中就含有可做乘加运算的ALU，这样他们就不用占用CALU了。DSP中的ALU非常简单，地址、乘法、移位都不管了，只管算术与逻辑运算。
6、移位：通用CPU每次移动1bit，DSP可在一个机器周期内左移/右移多个比特。可用来对数字定标，使之放大或缩小以保证精度和防止溢出，还可以用来做定点数和浮点数之间的转换。
7、溢出：通用CPU中，溢出发生后，设置溢出标志位，不带符号位时回绕，带符号位时反相，带来很大误差。此时，溢出已经发生，无法挽回。DSP把移位输出的最高位(MSB)存放在一个位检测状态寄存器中，检测到MSB=1时，就通知下一次会发生溢出，此时溢出还未发生，来得及采取措施防止。
8、数据地址发生器(DAG)。取数不光要占用数据总线，还要计算地址。通用CPU数据、地址的产生和数据的处理都由ALU来完成。DSP中，设置了专门的数据地址发生器(实际上就是专门的ALU)，来产生所需要的数据地址，节省公共的ALU时间。CALU主要做运算而不是做这些辅助的工作。
9、外设(peripherals)
时钟发生器、定时器、软件可编程等待状态发生器、GPIO、同步串口与异步串口、JTAG。
10、CSSU比较、选择、存储单元。用于维特比译码，通信中常用算法，专门设计一个硬件单元用于此算法。
11、片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。片内RAM同片外存储器相比，有以下优点：(1)片内RAM的速度较快，可以保证DSP无等待运行；(2)对于C2000/C3x/C5000系列，部分片内存储器可以在一个指令周期内访问两次，使得指令可以更加高效;(3)片内RAM运行稳定，不受外部的干扰影响，也不会干扰外部。 4)DSP片内多总线，在访问片内RAM时，不会影响其它总线的访问，效率较高。
12、具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。
13、快速的中断处理和硬件I/O支持。

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