微型计算机之DSP

概述

DSP(数字信号处理器)是专为在短时间内执行大量复杂操作的应用而设计的计算器。具体应用包括语音处理、图像处理、信号调制/解调、快速傅立叶变换和数字滤波器。微型计算机也有可以进行高速处理的产品，但毕竟是通用产品，所以如果想高速处理复杂的运算，DSP就很方便了。

例如，(16位数据×16位数据)±(16位数据×16位数据)+64位数据=64位数据这样的计算，微型计算机必须用多个指令进行处理，但DSP可以用1个指令和1个周期来执行。话虽如此，如果有DSP的话就不需要微型计算机了。例如，生活家电等不需要DSP那样的高速运算能力，微型计算机就足够了。在通用性和易用性的意义上，微型计算机优于DSP。但是，最近，像ARM公司的Cortex-M4和M7一样，通用微型计算机也出现了支持与DSP相同运算的微型计算机。

微机和DSP的防守范围

DSP可以快速处理复杂的操作。例如，您可以用一个指令执行以下计算，并在一个周期内执行。

(16位数据×16位数据)±(16位数据×16位数据)=32位数据
(16位数据×16位数据)±(16位数据×16位数据)+32位数据=32位数据
(16位数据×16位数据)±(16位数据×16位数据)+64位数据=64位数据

这些复杂的高速运算需要语音处理、图像处理、信号调制/解调、快速傅立叶变换和数字滤波器。如果微型计算机执行相同的处理，则必须以非常快的速度执行多个指令。这不是不可能的，但你需要一个具有超高速运算能力的微型计算机。这样的话，可以说使用DSP更方便。话虽如此，一般的生活家电并不要求这样复杂的高速运算。相反，它需要多功能性，而不是快速处理。微型计算机的种类比DSP更多，所以用户可以很容易地选择适合自己想要制作的产品的微型计算机。

微型计算机的优点

与DSP相比，微型计算机的最大特点是通用性好，使用方便。原本微型计算机作为计算器用IC诞生，之后，作为生活家电和产业机器等的控制用IC成长起来。因此，目前已广泛应用于从生活家电到工业设备、医疗设备、健康设备、体育用品、游戏设备等领域。简单功能的微型计算机有电视和空调的遥控器，生活家电的时钟功能，照明的调光功能等。复杂的微型计算机是空调和冰箱压缩机的电机控制。
最近，在平板电脑和汽车导航系统中采用的触摸检测功能中也使用了微型计算机。微型计算机紧凑地集成了各种应用的功能，可用于各种产品。此外，新手可以通过使用每个微型计算机制造商提供的起动器套件和免费集成开发工具，轻松地开始使用微型计算机。不需要高级的专业知识，初高中生也能熟练使用。

DSP的优点

总之复杂的计算很快。例如，用微型计算机进行如下计算时，需要具有超高速运算能力的微型计算机。

(16位数据×16位数据)±(16位数据×16位数据)=32位数据
(16位数据×16位数据)±(16位数据×16位数据)+32位数据=32位数据
(16位数据×16位数据)±(16位数据×16位数据)+64位数据=64位数据
32位数据±(32位数据×32位数据)=32位数据
(32位数据×32位数据)+64位数据=64位数据

如果是DSP，这样的指令可以在一个指令的一个周期内执行。DSP在复杂运算要求更快的情况下非常有用。

具有DSP功能的微型计算机

最近，虽然是微型计算机，但却出现了具备DSP特征的高速运算能力的微型计算机。ARM公司的Cortex-M4和Cortex-M7。Cortex-M系列的M是Microcontroller的首字母。顾名思义，作为微型计算机首次亮相，Cortex-M4系列开始支持DSP指令，也可以作为DSP使用。DSP指令是新添加到现有产品Cortex-M3的微型计算机的指令集中的，Cortex-M4和Cortex-M7既可以作为微型计算机也可以作为DSP使用。