滤波器处理器结构

　　数字技术革命的一个基本推动力是处理器技术的发展。不同数字处理器的结构和功能可以有很大的不同，一般可以根据它们采用的半导体工艺及预期的应用来加以区别。这里将其分为以下几类：

　　①通用Pp芯片或核。

　　②DSP ftD浮点芯片或核。

　　③DSP flP定点芯片或核。

　　④现场可编程门阵列（FPGA）。

　　⑤功能专用集成电路。

　　⑥专用集成电路（ASIC）。

　　芯片是独立的整体，可以被装配在印制电路板（PCBs）上，并被用来构成系统级解决方案。核是由软件描述（RTL、VHDL或目标网单）的半导体设计方案，它可以被嵌人芯片设计中以增强产品的功能。

　　用通用处理器来实现DSP算法的历史由来已久。一些处理器已经发展出便于DSP的指令集，并常常以嵌人式处理器核的形式发布。由于其高速的内部时钟和超标量的体系结构，通用处理器经常被当作值得信赖的DSP工具（例如带MMX后缀的Intel Pentium系列）。其缺点在于成本、功耗、运行时问的灵活性以及缺少密集型DSP指令。

　　从初进入市场开始，DSP （ P在不断变得更加精致。I）SP ftP经常被认为是DSP应用中的主流技术，这种假设并不成立。不过，DSP flP仍是一个强有力的工具，它往往使用优化的DSP指令集并行执行指令。它可以具各超标量能力，还有一些是基于超长指令字（VLIW）结构的，可以在一个指令周期内完成多条指令。

　　功能专用集成电路，有时也称为专用标准部件（ASSP），是用以满足高价值大数量需求的单片器件，并预备大规模转售。这类的例子包括数字下变频器、JPEG解码器等。这类器件一般利用所谓的标准单元，并采用基于单元的设计策略来实现。专用集成电路（ASIC）一般是与ASSP联合发挥作用的，不过从技术上讲ASIC更趋向用于内部产品。ASSP和ASIC之间的界限随时间变得模糊，以至它们常常都被称为ASIC。结构化ASIC，也被称为平台ASIC，以ASIC提供商不完全预定义的掩膜层为基础。结构化ASIC提供接近全定制芯片的性能，同时无需增加全定制设计所需的高额非重用开支（NRE）。不过其NRE成本可能也相当可观。与全定制设计相比，结构化/平台ASIC可以显著缩短市场投放时间。总的来说，ASIC/ASSP才是主流的DSP技术。这类技术的前景与提供重要功能（如FET）的可重用知识产权（IP）的应用紧密相关。

　　FPGA属于被称为可编程逻辑的一类器件。FPGA的主要优势在于设计的灵活性以及具备为复杂解决方案提供原型的能力。FPGA上的设计调整可以快速完成，经常还是远程实现的。不过，FPGA的灵活性是以器件管脚数、功耗以及单位成本为代价换取的。作为一种快速建模手段，FPGA在主流DSP以及开发小批量解决方案中呈现增长势头。FPGA已被证明是一种可行的数字滤波器技术，尤其是在允许使用分布算法滤波器的场合。近市场上已出现包含内嵌乘法－累加器阵列的FPGA结构，它以稍高的单个芯片成本为代价提供更为通用的能力。

　　几乎每一个多器件协同工作的DSP设计在其生命周期中都存在一个临界点，越过这个临界点则应采用新的实现技术。除了成本和性能外，这种选择还受很多囚素的影响。例如，SIC和FPGA的设计很大程度取决于市场的大小，如图16.1所示，其中假定交叉点为1000单位。

　　图1  FPGA与ASIC设计的成本对比

　　另一个越来越受关注的概念是被称为片上系统（SoC）的解决方案。这种方案将处理器和通信功能集成在一个芯片上，从而获得了众多实用性和经济上的优势。DSP解决方案同时也促成对知识产权（IP）运用的增长，这些IP被用作预定义的部分解决方案。IP提供商制造的部分解决方案可用于装配更复杂的解决方案（例如，ARM10、FFT）。IP提供了一条缓解市场投放时间压力的途径，同时方便了越来越复杂的解决方案的实现。IP—般以授权的RTL、VHDL/Verilog代码或网单的形式发布，这些代码或网单定义了解决方案的构成。IP可以分为硬核（已经定型的优化设计），或仅提供器件功能性描述的软核，或作为二者混合体的固核。

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