TI DSP架构与ARM架构 dsp arm 区别

转载

mob64ca13fc220d 2024-02-26 20:21:57

文章标签 TI DSP架构与ARM架构学习 fpga开发数字信号数据 文章分类 架构后端开发

前言

学习CPU相关的知识，首先需要去了解该CPU的指令集，再去了解指令的具体执行方式，然后针对具体的芯片了解其外围电路。

架构都是基于指令流水线，从存储器中进行指令的读取，指令的解析，指令的执行这样的流程

指令集

目前常用的指令集主要分为两种，一个是复杂指令集(CISC)，另一个是精简指令集(RISC)。其中复杂指令集是早期intel使用的指令集，即使到现在，大部分的pc中使用的依然是复杂指令集。预期相对的是精简指令集，业界普遍认为精简指令集具有较高的执行效率。

系统结构

系统结构主要分为哈佛结果和冯诺依曼结构，其中所谓的哈佛结构就是将数据和指令进行分开存储与独立编址，从而提高数据处理的效率。
与其相对的冯诺依曼结构，数据与指令共同编址，这样的方式能够节省一条总线。

ARM

ARM设计了大量的高性能、廉价、功耗低的RISC处理器，相关的技术以及软件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，它能够提供一系列的内核，体系扩展，微处理器和系统芯片方案，这四个功能模块可供生产商根据不同的用户要求来配置生产。ARM是32位单片机，其内部的硬件资源性能较高，可以加载操作系统是其主要特点，加载操作系统之后，可以向pc一样进行多任务的实时处理，不会相互影响。

DSP

DSP通常负责数字信号(视频、音频或是其他的传感器获得的数字信号)，在日常生活中，常见的数字电视机机顶盒、MP3、MP4等都广泛使用了DSP，由于设计的专一化，可以在较低的成本下，是dsp执行比较复杂的编解码信号处理工作

DSP是一种独特的微处理器，拥有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。最大的特点就是DSP内部有专门的硬件乘法器和哈佛总线结构对大量的数字信号处理速度快。一块数字信号处理器包括有控制单元、运算单元、各种存储器、以及一定数量的存储单元，并能够与一定数量的外部设备互相通信。DSP采用的是哈佛设计，数据总线与地址总线分开，这样程序和数据能够分别存储在两块独立的空间中，允许取指令与执行指令完全重叠，就是说在cpu在执行上一条指令的同时也取出了下一条指令，并完成了译码工作，提高微处理器的执行速率。此外还允许在程序空间和数据空间进行数据传输，增加器件的灵活性，具体的工作原理是将接收到的模拟信号转换成01的数字信号，再对数据信号进行修改、删除、强化等工作，最终在其他芯片中吧数字信号解读回实际环境需要的格式，运行速度可以达到每秒千万调复杂的指令，其主要特点如下:

在一个指令周期内可以完成一次乘法和加法运算
程序和数据分开，同时访问指令和数据
片内具有快速RAM，通常能够通过独立的数据总线在两块中同时访问
具有低开销或无开销循环以及跳转指令的硬件支持
快速的中断处理以及硬件IO支持
能够在单周期内操作多个硬件地址产生器
可以并行执行多个操作
支持pipeline操作，取值译码和执行操作可以同时执行

FPGA

FPGA是(Field ProgrammableGate Array)现场可编程门阵列的缩写，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogic Block）、输出输入模块IOB（InputOutput Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA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。可以毫不夸张的讲，FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU，下至简单的74电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA 编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。