在这个信息化的时代 工业控制常用的DSP竞争将越来越激烈

也许有人会觉得dsp作为一个产品,从一文不值到创造每年数十亿美元的价值之后又销声匿迹很奇怪。但是这确实是一个好消息的开始。它并没有销声匿迹,只是融入到了每一部数字处理系统中而已。在ic技术中所做的努力已经允许在硅芯片中嵌入dsp。曾经的dsp是非常大的,而如今却小到几乎看不见。
1、dsp芯片的起源
dsp芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。其独特之处在于它能即时处理资料,正是这项即时能力使得dsp最适合支援无法容忍任何延迟的应用。
其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,广泛采用流水线操作,提供特殊的dsp指令,可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。现在dsp产品很多,定点dsp有200多种,浮点dsp有100多种。目前主要供应商有ti、adi、motorola等,其中ti占有最大的市场份额主导产品。
ti公司在1982年成功推出了其第一代dsp芯片tms32010,这是dsp应用历史上的一个里程碑,从此dsp芯片开始得到真正的广泛应用。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。
首个可编程dsptms32010将其裸片的四分之一用于乘法器,而现在的乘法器如此的小就像曾经用过的接合垫。dsp的核心理论现在也可以在嵌入式处理器世界中获得更大的发挥价值。
从另一个角度看来,在针对特定市场的需求为信号处理器进行着优化。与其说打造了一条dsp产品线,不如说打造了一条通信信号处理器、音频信号处理器、视频信号处理器、图像信号处理器和马达控制处理器的产品线,所有这些都能采用dsp的理论和硬件。
2、dsp技术发展趋势
①数字信号处理器的内核结构进一步改善,多通道结构和单指令多重数据(simd)特大指令字组(lim将在新的高性能处理器中将占主导地位,如analog devices的adsp2116x。
②dsp和微处理器的融合。微处理器是低成本的,主要执行智能定向控制任务的通用处理器能很好执行智能控制任务,但是数字信号处理功能很差。而dsp的功能正好与之相反。在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能,如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。
③dsp和高档cpu的融合。大多数高档gpp如pentium和powerpc都是simi指令组的超标量结构,速度很快。
④dsp和so的融合。soc(system-on-chip)是指把一个系统集成在一块芯片上,这个系统包括dsp和系统接口软件等。
⑤dsp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。
⑥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。
⑦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。
3、dsp芯片空间巨大
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。
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。随着移动宽带的普及推广未来dsp市场需求可期。
4、我国告别无芯时代
专项的实施极大地提升了我国集成电路产业的发展速度。2001~2016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。
“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。
结尾:
数字信号处理器以其功能强、速度快、接口简单、稳定性好、编程和开发方便精度高的特点成为信号处理系统开发的主流器件,在通信、语言、图像、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到了日益广泛的应用。随着数字信号处理新技术及微电子技术的不断发展,dsp的处理速度将会不断提高,应用范围将更加广泛,必将为数字化事业的发展奠定坚实的基础。
在这个信息化的时代,dsp应用在通讯领域、数字影音的产品将越来越普及,使得相关市场需求越来越大,未来dsp市场竞争将越趋激烈。相信在未来的时间里dsp技术一定会被更加重视及关注,会为科技的进步带来很大发展。

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