高速可设定式DSP技术

消费性产品与通讯产品都要能支援高运算量和资料转换的功能。这些产品对体积大小和耗电量的要求很严格，而数位讯号处理器（ｄｓｐ），就是这些产品最核心的部份。为了支援这些产品的需求和应用，ｄｓｐ应该是可程式化的、可设定的和可扩充的。因此高速可设定式ｄｓｐ因此应运而生，它非常适合应用在需要高效能、低功率且可以弹性设计的消费性产品和通讯产品上。　　消费性产品与通讯产品，基本上都要能支援高运算量和资料转换（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）的功能。例如：视讯影像的编码与解码、声音的压缩与解压缩，或者影像资料的处理及压缩、语音的播放以及通讯频道的编解码等应用。　　这些产品对体积大小和耗电量的要求很严格，而且要求能针对特定的规格提供最佳的支援。而所谓特定的规格就是指产品的应用功能。例如：手提式视讯装置需要低功率和低成本，但影像品质并不高；不过，视讯广播市场所需要的视讯产品，则必须是高画质的，且其运算处理效能一定要高。　　此外，目前许多产品都必须同时支援多种应用项目，或必须支援具有多种格式（ｆｏｒｍａｔ）的单一应用。譬如：只支援ｍｐｅｇ２的视讯产品，将必须同时支持ｍｐｅｇ４、ｈ２６ｌ、ｍｓｗｍ和其它视讯标准；而ｗｌａｎ通讯装置除了要支援８０２．１１的不同版本标准以外，有时还得支援其它的无线电标准。　　而数位讯号处理器（ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｄｓｐ），就是这些产品最核心的部份，负责处理那些需要大量运算的资料。为了有效地支援这些产品的需求和应用，ｄｓｐ应该是可程式化的（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）、可设定的（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ／ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ）和可扩充的（ｓｃａｌａｂｌｅ）。高速的可设定式ｄｓｐ因此应运而生，它非常适合应用在需要高效能、低功率且可以弹性设计的消费性产品和通讯产品上。　　高速可设定式ｄｓｐ的设计目的，简单说，就是要在单一的系统级单晶片（ｓｏｃ）架构下，支援许多种应用和需求，而且使用者可以利用高阶语言来开发。为了能尽早完成产品的开发工作，使产品能提早上市，这种新技术将是无法抵挡的趋势。　　必须了解的定义　　有几个定义必须先了解。首先，所谓「可程式化」，是指它可以处理指令，而不是指执行固定的函式（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）。对ｄｓｐ而言，指令可以来自于高阶语言（ｃ、ｊａｖａ、ｃ＋＋）的编译器（ｃｏｍｐｉｌｅｒ），也可以经由手写程式（组合语言）产生。这有别于传统的ｄｓｐ功能，因为可设定式ｄｓｐ具有类似中央处理器（ｃｐｕ）的功能。其实，正如ｄｓｐ的原名──「数位讯号处理器」，它本来就应该是一种处理器；只不过，传统的ｄｓｐ并没有将ｃｐｕ核心纳入架构中，因此，「ｄｓｐ只能执行固定的函式」就变成了一种刻板印象。　　所谓可设定式，是指可以使用一种或数种方法，将可设定式ｄｓｐ修改成客户想要的应用功能。不过，这些修改必须在它变成硅晶之前，就得完成。　　而可扩充性，是指它可以增加或缩减功能，来支援不同种类的应用需求。在大多数的情况下，是专指增加功能而言，这可以使它拥有数颗传统ｄｓｐ的功能。　　基本特性　　可设定式ｄｓｐ最明显的特性，就是能动态地执行最佳化作业。它以下列三种方式来强化运算效能。　　扩充或缩小　　藉由增加或减少ｄｓｐ处理器里的可用资源，同一种应用就可以具有不同等级的运算效能。可扩充性可以藉由增加单一ｄｓｐ的资源，或者使用数个ｄｓｐ核心来达成。不过，为了能完善地利用这些新增的资源，以提高运算效能，还需要一个功能强大的编译器来配合才行。如果没有这种编译器的协助，则可设定式ｄｓｐ只会使应用产品的开发时程增长而已。　　位置与混合　　藉由改变资源的组成结构（在不增加额外的资源之情况下），可设定式ｄｓｐ可以依照不同的应用需求，提供不同等级的效能。例如，暂存器的位置（必须防止它的资料爆满溢出）会直接影响到程式运算迴圈的效能。同样地，功能强大的编译器在这里也扮演着举足轻重的角色。　　自订指令（ｃｕｓｔｏｍ　ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）　　每一种应用都具有一些特殊的运算作业（数学的、工程的或其它），但并不是全部都适合ｄｓｐ去执行。因此，实际上，单一的ｄｓｐ不可能包含所有的指令或运算函式。而且，ｄｓｐ厂商也无法事先就完全知道，所有客户需要的全部运算函式和指令。所以，为了提供弹性设计的方便性，可设定式ｄｓｐ允许使用者可以将自己设计的指令置入此ｄｓｐ中，以满足客户的需求。　　除了提高运算效能以外，可设定式ｄｓｐ还必须支援功率和体积（成本）的最佳化。因为效能、功率、体积三者是技术产品成败的关键，所以可设定式ｄｓｐ必须在指定的效能等级中，以程式求出最合适的耗电功率和体积