ADSP-21csp01是新推出的ADI系列16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的第一個(gè)成員，專為快速有效地處理多個(gè)信號(hào)而設(shè)計(jì)，并有效地處理以高速寫(xiě)入的編譯代碼等級(jí)語(yǔ)言。其核心設(shè)計(jì)允許在C中編寫(xiě)和調(diào)試更多軟件，簡(jiǎn)化了定點(diǎn)DSP應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，加快了產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的產(chǎn)品上市時(shí)間。同步語(yǔ)音數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，蜂窩基站和計(jì)算機(jī)電話系統(tǒng)等應(yīng)用受益于DSP吞吐量的提高，芯片數(shù)量的減少以及更快的上市時(shí)間。

其新設(shè)計(jì)的架構(gòu)（圖1） ）包括由大量通用數(shù)據(jù)寄存器支持的算術(shù)部分;數(shù)據(jù)地址生成部分，由兩個(gè)地址生成器組成;以及由64字指令緩存支持的程序定序器。該核心由一個(gè)充足的20千字節(jié)片上SRAM增強(qiáng)，配置為4 K×24程序存儲(chǔ)器RAM和4 K×16數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，一個(gè)16位DMA（直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)）端口，兩個(gè)串行端口DMA和啟動(dòng)控制器。這些特性與ADSP-21csp01和24位地址總線的50 MIPS（每秒百萬(wàn)條指令）性能相結(jié)合，可提供同時(shí)處理多個(gè)信號(hào)所需的處理能力和I / O帶寬。

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并發(fā)信號(hào)處理

不可避免的趨勢(shì)是推動(dòng)信號(hào)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更小尺寸，更低成本，更低功耗和更高性能 - 并且它們正在顯著影響DSP架構(gòu)的方向。新的高性能處理器必須能夠執(zhí)行以前需要多個(gè)處理器的任務(wù)（圖2）。

更重要的是，新興的應(yīng)用程序，如同時(shí)處理調(diào)制解調(diào)器/傳真信號(hào)以及語(yǔ)音信號(hào)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，要求DSP處理并發(fā)信號(hào)。

<為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，DSP必須能夠處理大型程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，其大小足以存儲(chǔ)應(yīng)用程序所需的所有算法的程序指令和數(shù)據(jù)。 DSP還必須具有足夠的速度和效率來(lái)執(zhí)行多種算法并實(shí)時(shí)執(zhí)行應(yīng)用程序的多項(xiàng)任務(wù)。此外，為了適應(yīng)應(yīng)用中使用的多個(gè)信號(hào)，DSP還必須具有多個(gè)I / O端口，以及DMA通道，以便在不中斷處理器的情況下將數(shù)據(jù)流入和流出DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)器（圖3）。

一個(gè)強(qiáng)大的解決方案是ADSP-21csp01并發(fā)信號(hào)處理器。憑借其50-MIPS指令速率，高度并行指令集，可在單個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行多項(xiàng)操作（550 MOPS），24位地址可訪問(wèn)多達(dá)16 M字的指令和數(shù)據(jù)，高I / O帶寬和DMA通道 - 它可以容納來(lái)自編解碼器（或多個(gè)編解碼器）的多個(gè)信號(hào)，并且可以實(shí)時(shí)處理多個(gè)任務(wù)。

架構(gòu)細(xì)節(jié)

ADSP-21csp01的運(yùn)算部分包括一個(gè)16位算術(shù)/邏輯單元（ALU）和一個(gè)16×16位乘法器/累加器（MAC），雙40位累加器和桶形移位器。單周期非流水線運(yùn)算單元彼此獨(dú)立運(yùn)行，并具有多精度運(yùn)算的條件。 21csp內(nèi)核共有96個(gè)片內(nèi)寄存器，包括64個(gè)尋址寄存器和32個(gè)算術(shù)寄存器，包括兩組乘法結(jié)果寄存器。兩組數(shù)據(jù)寄存器為算術(shù)單元提供數(shù)據(jù)操作數(shù)并存儲(chǔ)算術(shù)結(jié)果。任何數(shù)據(jù)寄存器都可用于向任何算術(shù)單元提供數(shù)據(jù)操作數(shù)。這種高度的靈活性簡(jiǎn)化了編程，并提高了使用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的效率。主存儲(chǔ)區(qū)和副存儲(chǔ)區(qū)中數(shù)據(jù)寄存器的排列簡(jiǎn)化了任務(wù)切換，因?yàn)樵诩拇嫫鹘M之間切換只需一個(gè)周期。

ADSP-21csp01的地址發(fā)生器允許訪問(wèn)數(shù)據(jù)使用地址（I）寄存器和 modify （M）寄存器或立即修改值進(jìn)行間接尋址。這些寄存器中的16組布置在主庫(kù)和副庫(kù)中。可以在更新前和更新后模式中（即，在地址被輸出到地址總線之前和之后）執(zhí)行地址的更新。零開(kāi)銷循環(huán)指令可以嵌套多達(dá)五個(gè)級(jí)別，可以生成快速，高效和緊密編碼的循環(huán)。

為了支持循環(huán)緩沖區(qū)的自動(dòng)維護(hù)（絕對(duì)最少的指令），地址生成器也可以使用一組長(zhǎng)度（L）寄存器和 base （B）寄存器?？梢跃S護(hù)多達(dá)16個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)（8個(gè)帶有主寄存器，8個(gè)帶有輔助寄存器） - 在每個(gè)存儲(chǔ)器位置都有一個(gè)起始地址。同時(shí)維護(hù)多個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)的能力是同時(shí)處理多個(gè)信號(hào)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榕c每個(gè)信號(hào)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集需要駐留在其自己的緩沖區(qū)中。此外，處理單個(gè)信號(hào)的算法可能需要幾個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)。當(dāng)要處理并發(fā)信號(hào)時(shí)，此要求會(huì)成倍增加。使用專用于每個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)的地址生成器，不需要額外的處理時(shí)間來(lái)將指針值交換進(jìn)地址寄存器。

程序定序器與64字指令高速緩存一起使用，以維持三總線性能，以獲取指令和兩個(gè)數(shù)據(jù)值。高速緩存是選擇性的：只緩存其提取與程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)訪問(wèn)沖突的指令。這允許全速執(zhí)行核心循環(huán)操作，例如數(shù)字濾波器乘法累加和FFT蝶形處理。

實(shí)時(shí)有效處理多個(gè)信號(hào)的另一個(gè)重要方面是中斷延遲。 ADSP-21csp01可在最短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)外部和內(nèi)部中斷。這是一個(gè)非常重要的因素，因?yàn)閷?duì)外部信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于實(shí)時(shí)性能至關(guān)重要。

統(tǒng)一存儲(chǔ)空間

改進(jìn)的哈佛架構(gòu)是DSP的關(guān)鍵特性，允許在一個(gè)周期中獲取兩個(gè)數(shù)據(jù)字以及下一條指令。這種三總線性能使DSP與其他微處理器和RISC處理器區(qū)別開(kāi)來(lái)。傳統(tǒng)上，DSP存儲(chǔ)器已配置為兩個(gè)獨(dú)立的空間，以支持哈佛架構(gòu)。這兩個(gè)存儲(chǔ)器部分提供雙操作數(shù)提取所需的效率，但代價(jià)是靈活性。例如，DSP可能具有總共8K字的存儲(chǔ)器，其被布置為兩個(gè)單獨(dú)的4-K字塊。但是，特定應(yīng)用程序可能需要總共8個(gè)K字 - 部署為6-K字程序部分和2-K字?jǐn)?shù)據(jù)部分。 DSP的內(nèi)存空間有足夠的總內(nèi)存，但不是所需的配置。結(jié)果是需要外部存儲(chǔ)器來(lái)彌補(bǔ)差異。

ADSP-21csp01通過(guò)在統(tǒng)一的非專用地址空間中提供內(nèi)存來(lái)消除此問(wèn)題。該存儲(chǔ)器是多端口，以便在一個(gè)周期內(nèi)提供兩個(gè)數(shù)據(jù)操作數(shù) - 具有最佳的靈活性。存儲(chǔ)器的任何部分都可用于程序指令或存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。此內(nèi)存配置還提供了高級(jí)語(yǔ)言（如C編譯器）所需的額外靈活性。

開(kāi)發(fā)工具

ADSP-21csp01的架構(gòu)創(chuàng)新伴隨著新的進(jìn)步在開(kāi)發(fā)工具中。在Windows 95下運(yùn)行的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）允許定義一個(gè)項(xiàng)目，其中組裝，鏈接和項(xiàng)目構(gòu)建只需一步即可完成。環(huán)境菜單允許用戶指定匯編程序和鏈接程序選項(xiàng)，以消除較舊的命令行使用開(kāi)關(guān)。 IDE會(huì)記住用戶首選項(xiàng)和設(shè)置，以及構(gòu)成項(xiàng)目的文件的所有名稱。初始IDE設(shè)置后，可以快速執(zhí)行代碼生成和調(diào)試。

ADSP-21csp01 EZ- ICE（在線仿真器，具有易于使用的Microsoft Windows界面）允許通過(guò)JTAG串行邊界掃描接口非侵入式訪問(wèn)內(nèi)部處理器寄存器。 EZ-ICE由PC插件卡和小型連接探頭組成，支持全速運(yùn)行，最多30個(gè)軟件斷點(diǎn)，9個(gè)硬件中斷范圍，單步執(zhí)行，寄存器修改和讀取，以及程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上傳/下載。

ADSP-21csp01 EZ-LAB是一款PC插件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，包括一個(gè)帶模擬前端卡連接器的ADSP-21csp01。 EZ-LAB板也可以在獨(dú)立模式下運(yùn)行，從板載EPROM啟動(dòng)。軟件包含在程序調(diào)試中。

高級(jí)語(yǔ)言編程

由于要求系統(tǒng)制造商更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，設(shè)計(jì)人員必須采用保持產(chǎn)品的方法。設(shè)計(jì)周期盡可能短。此外，算法和標(biāo)準(zhǔn)正在以越來(lái)越快的速度發(fā)生變化。通過(guò)使代碼在不同平臺(tái)之間更易于移植，可以簡(jiǎn)化代碼創(chuàng)建和保留現(xiàn)有代碼的開(kāi)發(fā)方法為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了關(guān)鍵的好處。高級(jí)語(yǔ)言（如ANSI C）可以為大量且越來(lái)越多的熟練C程序員提供這種級(jí)別的簡(jiǎn)化代碼生成和可傳輸性。

ADSP-21csp01具有新的DSP內(nèi)核，其中包括有效實(shí)現(xiàn)C編譯器的關(guān)鍵架構(gòu)特性。程序定序器支持PC相對(duì)跳轉(zhuǎn)和調(diào)用。 PC相關(guān)功能簡(jiǎn)化了可重定位代碼。大量寄存器和使用單個(gè)寄存器來(lái)存儲(chǔ)在不同算術(shù)運(yùn)算中使用的變量的靈活性提高了計(jì)算效率并確保了編譯代碼的最佳數(shù)據(jù)流。 C編譯器不需要生成其他指令，以便將值保存到寄存器或從寄存器恢復(fù)值。地址生成器架構(gòu)提供有效堆棧維護(hù)所需的功能。 C編譯器可以操作幀指針并生成鏈表更少的指令。

總體而言，ADSP-21csp01的架構(gòu)特性允許C編譯器生成的代碼比早期的ADI公司ADSP-21xx系列高出三到五倍。

ADSP-21csp01的存放采用160引腳PQFP封裝，將于1996年中期投入生產(chǎn)。樣品和開(kāi)發(fā)工具的測(cè)試版將于春末上市。