如果说1946 年第一台数字计算机 ENIAC 的诞生标志着数字时代的开始,那么1948 年就可以称为DSP(digital signal processing)的元年。因为在这一年,贝尔实验室的克劳德·香农 (Claude Shannon) 发表了他具有里程碑意义的论文——《通信的数学理论》(A Mathematical Theory of Communication),该论文明确阐述了可实现的比特率、信道带宽和信噪比之间的关系。
 

 
可以说,香浓的这篇论文开拓了一个新纪元。但具体到硬件方面,此时距离第一颗DSP芯片面世还有很多年。因为哪怕是最基本的IC,也需要10年后才由TI的Jack Kilby发明。但在后续亮相以后,DSP风靡市场数十年。
 
专业选手,好于业务选手
 
所谓DSP,按照维基百科所说,这是一种专用微处理器芯片,其架构针对数字信号处理的操作需求进行了优化。在实际应用中,DSP的目标通常是测量、过滤或压缩连续的真实模拟信号。虽然大多数通用微处理器也可以成功执行数字信号处理算法,但可能无法实时连续地跟上这种处理,这就使得DSP能够一直成为有此类需求应用的首选。
 
中国首批从事DSP研究的技术专家更是直言,之所以DSP能够在多个领域中先拔头筹,归根到底是因为“专业选手永远好于业务选手”。要了解这句话,就首先要从处理器架构谈起。
 
当前,虽然最近几年有一个叫做存内计算的架构非常火热,但我们比较熟悉的处理器架构基本都是冯诺依曼架构(von Neumann architecture)和哈佛架构(Harvard architecture)。其中,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;哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。


 
具体到DSP方面,根据TI前首席科学家、DSP产品创始人Gene Frantz在2000年发布的一篇名为《Digital signal processor trends》中所说,最初的 DSP 设计也借鉴了早期计算机研究的另一个想法。例如第一个微处理器,就像之前的计算机中央处理单元一样,采用了冯·诺依曼架构,具有单一总线和用于数据和指令的统一地址空间。
 
然而DSP 设计者抓住了具有独立总线的哈佛架构,但他们以一种新颖的方式使用了这个想法。 除了添加指令总线之外,设计人员还为每个乘法累加操作数提供了单独的总线。 因此,可以在每个周期期间加载数据和指令并执行完整的乘法累加。由于设计人员接受了统一地址空间的价值,因此他们没有将指令与主存储器中的数据分开,尽管后来引入的缓存方案通常将少量数据和代码单独保存在片上存储器中。
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