DSP运算的基本类型是乘法和累加(MAC)运算,对于卷积、相关、滤波和FFT基本上都是这一类运算。这样的运算可以用通用机来完成,但受到其成本和结构的限制不可能有很高的实时处理能力。
DSP运算的特点是寻址操作。数据寻址范围大,结构复杂但很有规律。例如FFT运算,它的蝶形运算相关节点从相邻两点直至跨越N/2间隔的地址范围,每次变更都很有规律,级间按一定规律排列,虽然要运算log2N遍,但每级的地址都可以预测,也就是寻址操作很有规律而且可以预测。这就不同于一般的通用机,在通用机中对数据库的操作,具有很大的随机性,这种随机寻址方式不是信号处理器的强项。
可以看出,无论是专用的DSP芯片或通用DSP芯片在结构考虑上都能适应DSP运算的这些特点。而专用芯片在结构上考虑的更加专业化,更为合理,因而有更高的运算速度。DSP芯片按用途或构成分类可以分为下列几种类型:
(1)为不同算法而专门设计的专用芯片。例如,用于做卷积/相关并具有横向滤波器结构:INMOS公司的A100、A110;HARRIS公司的HPS43168;PLESSY GEC公司的PDSP16256等。
(2)用于做FFT:Austek公司的A41102,PLESSY GEC公司的PDSP16150等。这些都是为做FIR、IIR、FFT运算而设计的,因而运算速度高,但是具有有限的可编程能力,灵活性差。
(3)为某种目的应用的专门设计系统,即ASIC系统。它只涉及一种或一种以上自然类型数据的处理,例如音频、视频、语音的压缩和解压,调制/解调器等。其内部都是由基本DSP运算单元构建,包括FIR、IIR、FFT、DCT,以及卷积码的编/解码器及RS编/解码器等。其特点是计算复杂而且密集,数据量、运算量都很大。
(4)积木式结构:它是由乘法器、存储器、控制电路等单元逻辑电路搭接而成,这种结构方式也称为硬连线逻辑电路。它是一种早期实现方法,具有成本低、速度高等特点,由于是硬连接因而没有可编程能力。目前主要用于接收机的前端某些高频操作中。
(5)用FPGA(现场可编程陈列)实现DSP的各种功能。实质上这也是一种硬连接逻辑电路,但由于有现场可编程能力,允许根据需要迅速重新组合基础逻辑来满足使用要求,因而更加灵活,而且比通用DSP芯片具有更高的速度。一些公司,如Xinlinx、Altera也正把FPGA产品扩展到DSP应用中去。