DSP软件向桌面和嵌入式系统挑战

单个数字信号处理（DSP）芯片曾经作为协处理器来实现滤波器算法。现在DSP技术的发展已实现了多个复杂算法的并行。但是,这种功能的扩展也产生了新的问题，开发人员发现，在DSP处理能力方面，当MIP和存储器的问题得到解决时，他们又面临着新的课题，即如何来管理设计复杂的软件。

如何合理地安排数据流程，使之在DSP的各执行单元间无冲突地顺利执行，仍是DSP开发人员面临的一个非常重要的问题。由于设计的复杂性，将算法映射到DSP具体目标硬件上时，尚不能采用高层次编程语言，必须使用汇编语言，并对器件的并行执行机制有十分清楚的了解。而这种局限于汇编语言的编程设计,正是提高软件开发效率的瓶颈。

90年代早期，嵌入式系统和桌面应用的开发人员曾面临相似的问题。当时为提高设计效率而采用的方法现在仍可借鉴使用。一个短期的解决方案是由编程人员自己解决这一问题。但是，编程人员相对短缺，而且DSP领域编程人员更为紧缺。在DSP开发时，可以考虑采用非DSP专业的编程人员，但这些人员一般倾向于使用桌面和嵌入式应用的开发工具。而DSP开发领域还没有类似的工具，这就阻碍了DSP应用的进一步推广。

开发相似，实质不同

即使采用了上述的开发工具，DSP还具有不同于RISC和CISC的独特特征。DSP处理能力不仅靠越来越快的时钟速率来实现，而且还依赖于并行处理结构的进一步采用。早期的DSP仅含有单个多路器和累加器，由哈佛结构以及一些控制寄存器环路组成。而目前的DSP处理器通常采用多个执行单元，每个执行单元都由算数逻辑运算单元（ALU），一个多路器和累加器组成，而且这些执行单元可以并行执行。

美国I.C.Com公司在与西门子半导体公司的合作中，开发出了CarmelDSP，它通过一个非常类似C的汇编语言来解决DSP开发面临的上述瓶颈问题。

I.C.Com公司VLSI设计副总裁AmnonRom说：“我们的目的是使我们的汇编语言Carmel尽可能地接近C语言。对DSP开发来说，减少开发过程中从浮点算法转换到固定点算法，然后再到汇编语言程序所需的时间非常重要。通过将汇编语言与之一一对应，从而减去了从C语言到汇编语言的开发步骤。”

友好易用的硬件系统

美国ZSP公司采用易于编译的硬件系统来解决DSP开发中面临的这一问题。其硬件系统包含一个正交指令集，一个透明状态机和一个流水线控制单元。其中流水线控制单元是该结构的关键，它代替编程人员对DSP中的并行执行单元进行作业安排控制。通过分配指令到硬件、解决数据和资源间的依存问题，从而将指令分组分配到DSP的各个并行执行单元。这样减去了编程人员和编译器安排分配并行任务的负担。

ZSP公司提供一套完整的软件开发工具，让编程人员管理复杂的DSP编程任务。可以通过命令行直接调用这一工具，或者通过使用Premia的Codewright编辑器。Codewright

是一个开发工作平台，通过它可启动其他应用程序。ZSP就是采用该平台来管理其Gnu编译器、汇编器、链接器、仿真器以及调试工具。

Codewright开发环境进一步扩展，包括了设计项目目录管理功能，对项目可执行程序的生成进行参数调整。针对基本的DSP软件开发，ZSP公司提供了一个完整的解决方案。

美国TI公司认为DSP未来的发展在于软件，并已经开始着手两项开发。首先，它将CodeComposerIDE的功能与DSP/BIOS和RTDX驱动程序进行集成，组成综合开发环境CodeComposerStudio。这是TI将其收购的GoDSP公司CodeComposerDSP调试工具与Spectron的低档DSP操作系统进行统一集成的结果。其次，它建立了DSP软件模块的标准接口，以便更好地重新利用现有的实现了的DSP算法。

TI公司认为，通过将一个汇编语言优化器集成到其CodeComposer开发环境，从而减少了对汇编语言的需要。据称该工具产生的编码的效率可达到手工调试的汇编语言的80%。

对DSP开发，每个MIP和存储器字非常珍贵，对这一资源的任何浪费都会影响项目的进展，使之难以完成。但为了提高软件开发效率，也必须牺牲一些MIP和存储器

为了更好地开发

对DSP开发，每个MIP和存储器字（Word）非常珍贵，对这一资源的任何浪费都会

影响项目的进展，使之难以完成。但为了提高软件开发效率，也必须牺牲一些MIP和存

储器。这些MIP和存储器资源是用在DSP内访问程序和数据转换方面，访问程序将DSP算

法的内部表达方式转换成共用的方式，以便进行通信。

TI公司提出的软件标准包含两个方面，一是处理目标硬件与主机的接口，另一方

面处理内部的API（应用程序接口）集，以提供DSP软件模块间的通信。在主机一侧，是

ActiveX程序集，用来处理与目标硬件间的通信，并模拟目标器件的行为。这里主机接

口包括以下四个主组：项目服务器，编辑服务器，图象服务器和调试服务器。其中调试

服务器用来建立和维持与目标硬件间的通信。在目标硬件一侧，链接依赖于RTDX和

DSPBIOS。

BlueWaveSystems的产品经理NickKeeling对CodeComposerStudio表示很大的兴趣，他说，通过这一产品，可以看到DSP软件开发步入成熟。这一进程是TI与其第三方DSP板级开发商共同合作的结果，从CodeComposerStudio开发的初期，第三方板级开发商就积极地参与了进来。而这一参与使第三方厂商有能力对CodeComposerStudio的功能开展进一步开发。

BlueWaveSystems公司正对CodeComposerStudio进行改进，使它能自动识别与之相连的任何电路板，包括读取电路板上的配置信息，以及识别安装在电路板上的驱动程序类型。该公司可提供这种电路板和改进后的具备自动识别功能的CodeComposerStudio开发环境。

AnalogDevices公司的VisualDSP工具集与TI公司的CodeComposer类似，但不包括主机与目标硬件的链接。该工具支持其全部SHARCDSP系列产品。

VisualDSP是集成了IDE和调试器的一个项目管理工具。原码调试工作可在一个C语言和汇编语言的混合环境中完成。同时调试工作可通过一个硬件仿真器在主机上进行，也可直接在目标硬件上实现。

目标器件接口数据流可通过中断的随机组合来仿真。并可在指定的地址范围内和地址范围外设置观测点进行检查。这种功能使开发人员能更好地处理堆栈资源的下溢和上溢。

DSP：数字化时代的骄子

在即将告别20世纪、步入21世纪的世纪之交的时刻，让我们首先回顾一下国际上电子工业最近30年来发展的历程：70年代的电子工业以消费电子为主，代表性的产品是录像机、摄像机、彩电，主要的生产厂商是日本的Sony、JVC、荷兰的Philips等家电厂商，依靠的是大规模生产和优秀的质量。80年代是计算机时代，代表性的产品是PC机、硬盘驱动器、打印机，主要生产厂商是美国的Intel、IBM、Microsoft、Compaq等公司。90年代起是信息时代，代表性的产品是个人通信网、网络接入设备、数字化消费类电子产品，主要生产厂商目前尚难确定，处于战国七雄争霸时代，主要获胜的战略之一是以DSP为核心的技术及其创新产品。

DSP可以代表数字信号处理技术，也可以代表数字信号处理器，其实两者是不可分割的，前者是理论上的技术，要通过后者变成实际产品。两者结合起来就成为解决某一实际问题和实现某一方案的手段——数字信号处理解决方案（DSPS）。

DSPS正在改变我们生活方式的各个方面，例如人们之间的联系方式正由电话转向个人通信方式。人类从电话发明到5千万电话用户数花了70年时间，模拟蜂窝电话达到5千万用户花了14年，而数字蜂窝电话（GSM是其中之一）只花了5年就达到相同的用户数。

再如我们的娱乐方式，VCD、DVD正替代VHS录像机，数字电视机开始替代模拟的NTSC或PAL制电视机。家庭影院主要由数字化A/V设备组成，DSP不仅给你环绕声，还为你虚拟各种现场效果。

DSP日益进入人们的生活，所以DSP芯片的年增长率超过50%，在最近几年整个半导体产量下降的情况下，唯有DSP芯片保持高速增长的势头。

DSP的发展面临的挑战是CPU速度的急速增快和价格的持续下降，使DSP制造商面临两种选择，一种是加快DSP的发展，另一种是退出竞争。看来主要的DSP制造商都选择了第一种路线，尤其是占全球DSP销售份额45%的美国TI公司在对公司的产品进行结构性调整的基础上，以多元化投资转到单一化投资，确立以DSPS为主要发展的产品，即集所有技术、所有产品于DSP。

TI公司在原来已被人们熟知的TMS320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5X

、TMS320C8X的基础上发展了三种新的DSP系列，它们是：TMS320C2000、TMS320C5000、

TMS320C6000系列，成为当前和未来相当长时期内TIDSP的主流产品，前面提到的那些老型号产品均将被这三种新系列产品替代。从今年开始，’C1X、’C25、C5X、C8X的价格每年都会上调，今年提升了10%。而’C2000、’C5000和’C6000三种新系列芯片的价格会逐年作较大幅度的下调，因此无论从价格还是技术支持或是从产品开发的连续性出发，建议大家尽量采用新的DSP系列，在进行教学、培训时也应介绍这三种新的系列。

三种新型TMS320DSP系列的特点

1.TMS320C2000——作控制用的最佳DSP，可以替代老的’C1X和’C2X。现在有趋势集中在以下两个方向上：

（1）’C20X16位定点DSP，速度为20MIPS，主要用途是电话、数字相机、售货机等，其中：’F206带有闪速存储器，售价从5～17美元。

（2）’C24X16位定点DSP，速度为20MIPS，用作数字马达控制、工业自动化、电力转换系统、空调等，售价从4～18美元。

2.TMS320C5000——低功耗高性能DSP，16位定点，速度40～200MIPS。主要用途是有线和无线通信、IP、便携式信息系统、寻呼机、助听器等。价格5～75美元。

图1是’C5000系列的发展图。

目前’C5000系列中又有三种新成员，一种是’C5402，这是廉价型的DSP，目标

价格是每片5美元（50K批量），速度保持100MIPS，片内存储空间稍小一些，RAM为

16K、ROM为4K。主要应用对象是无线Modem、新一代PDA、网络电话和其它电话系统以及

消费类电子产品。

第二种是’C5420，它拥有两个DSP核，速度达到200MIPS，200K片内RAM，功耗0.32mA/MIPS，200MIPS全速工作时不超过120mW，为业内功耗最低的DSP。’C5420是当今集成度最高的定点DSP，适合于做多通道基站、服务器、Modem和电话系统等要求高性能、低功耗、小尺寸的场合。

第三种是’C5416，它是TI公司0.15μm器件中的第一款，速度为160MIPS，有三个

多通道缓冲串行口（McBSPs），能够直接与T1或E1线路联接，不需要外部逻辑电路，有128K片内RAM。应用对象是VoIP、通信服务器、PBX（专用小交换机）和计算机电话系统等。

3.TMS320C6000——这是TI公司1997年2月推向市场的高性能DSP，综合了目前DSP的所有优点，具有最佳的性价比和低功耗。’C6000系列中又分成定点和浮点两类。

（1）’C62XX16位定点DSP，速度为1200～2000MIPS，用于无线基站、ADSLModem、网络系统、中心局交换机、数字音频广播设备等，价格为21～224美元。

（2）’C67XX32位浮点DSP，速度为1Gflops，用于基站数字波束形成、医学图像处理、语音识别、3-D图形等，价格109～233美元。

图2是’C6000系列的发展图。从图中可看出，’C6000在向两个方向发展，一是追求更高的性能，二是在保持高性能的同时向廉价型发展。前者如定点’C6202可以达到2000MIPS的速度，后者如定点’C6211只有25美元、浮点的’C6711仅售20美元。

在老的TIDSP系列中，浮点’C30还是TI公司主推的产品，因此它的售价不像其它老系列每年都要提升。TI公司还在对这个型号作性能改进和制造廉价型，如新近推出的’C33采用0.18μm制造工艺，有1MRAM，速度为120Mflops，为老产品的两倍，而价格仅5美元。速度更高的150Mflops为8美元。’C33与其它’C3X器件代码兼容，所以用户可以保护其软件环境，在他们换用新器件时还可以减少开发时间。

DSP为电子业创造新的机遇

上面所介绍的TI公司的新一代DSP已经替代80年代和90年代初的老一代产品，在电子信息产业方面获得了广泛的应用。’C2000系列已用于数字马达控制、数字照相机、PC照相机；’C5000系列用于蜂窝网手机、程控交换；’C6000系列用于基站、ADSL、V.9056KModem。

有数百家直接依靠TI的DSP而成立的公司，称为TI的第三方（TheirParty），它们有做DSP开发工具的，有从事DSP硬件平台开发的，有从事DSP应用软件开发的。这些公司基本上是80年代末，90年代初才创建的，开始时往往只有几个人，经过5年、10年现在均发展到具有相当规模。如D2Technologies、DSPResearch、DSPTools、Dialogic、GDDSP、HotHaus、MicroLABSystems、PenTek、Seed、SpectrumDigital

、SpectrumSignalProcessing、WhiteMountainDSP等公司，在DSP开发工具、应用软件、DSP平台方面都很有成就。

相对国外DSP的应用开发和第三方公司的情况，我国国内差距相当大，知道使用DSP的单位不多，这些单位中大多数还在使用’C25，’C5X。DSP工具开发已经起步，但也只有闻亭和合众达两家，而专门从事DSP硬件平台和应用软件开发的单位和公司还没有，“第三方”在中国基本上是空白。

上海交通大学在1997年初与TI公司联合成立了DSP技术中心，除在本科生和研究生

中进行新一代DSP的教学外，还尽一切努力开展DSP的应用研究，研究的目标完全放在新产品的开发方面。我们（指上海交大，以下皆同）组成了一支包括教师、研究生在内的三十余人的DSP应用R&D队伍，配备有TI公司提供的最新DSP开发工具和齐全的资料，并获得上海市科委的支持，设立了上海数字技术中心。目前我们已经和正在进行研究和开发的项目主要分成以下三类：

1.语音编码及其相关产品在所有的通信系统中，语音通信仍然是最基本的通信

方式，也是应用最普遍的。ITU制订了许多语音压缩标准，我们已经做出来的有用’C54

2实现的G.728、G.723、GSM06.10，正在进行的有G.722、G.726、G.729、FS1016等。

在此基础上正在研制多通道电话记录仪。用自制的’C542电话压缩卡，将一张电

话卡的数码率从64kbps降到13kbps，语音质量MOS（平均判分）为3.7，而国内使用最普遍的语音卡采用ADPCM算法，32kbps时才有相同的音质，号称能用到16kbps，但音质仅

为2分。我们每张卡可同时压缩8路电话，一台PC机可插4张卡，同时压缩32路电话。另一个正在开发的是数字电话扩容系统（DCME），采用’C6201DSP和ITU-G.728语音压缩算法、将E1的每路64kbps电话压缩到16kbps，压缩4倍，这样可将30路的E1扩容至120路的E2系统。

2.Hi-Fi音频压缩及相关产品最近几年VCD、DVD、MD、DAB、DVB等数字音视频产品万紫千红，在这些数字化新家电中，DSP最起作用的地方是Hi-Fi的音频处理，我们已对MPEG音频Layer2、Layer3、MPEG-2AAC、DolbyAC-3等用C语言仿真研究，在此基础上用’C549实现了MP3解码器的初样。正在用’C6201和’C6701分别实现MP3编码器和MPEG-2AAC编解码器。MPEG-2AAC重建的音质超过MP3和AC-3将成为21世纪直播卫星、地面DAB和SW、MW、AM广播数字化的首选标准。

3.图象压缩及相关产品完成用’C542实现的脱机的便携式彩色静止图像传输系统，分辨率有576×480、352×288（CIF）、176×144（QCIF）等可选择，发送端图像压缩终端如一般的Modem大小，可通过Modem在PSTN（公共交换电话网）上拨号传输图像，也可通过无线Modem在CDPD分组无线数据网中传输，适用于远程监控、彩色文件传送。在此基础上正在开发用’C6201DSP的符合H.263标准的可视电话。

我们对DSP的应用前景充满希望和信心，也盼望有更多的高校、科研机构、公司开展DSP的应用研究，藉此开发最新的数字化电子产品，为振兴我国电子工业作出贡献。

原载：

DSP主宰下一浪数字热潮

由于数字信号处理器DSP可以高速处理极为大量的数字化数据，在各种电子机日益数字化的今天，DSP将要继续高速增长，其应用仍将扩大。根据新的需求发展，DSP将要向低价格、高性能、专用化和扩充有快闪ROM功能方向发展。

在新闻界一片赞扬数字化声中，世界电子产品市场又开始热闹起来。形形色色的数字化电子机器产品，繁花似锦，诸如，数字化电视机、数字化移动电话、数字化无绳电话、数字化照像机和数字化摄像记录一体型VTR等，不胜列举。数字化电子机器日益增多，意味着迈向多媒体信息化社会的步伐加快。实现多媒体信息化已不是梦想，而是一步一步地向人们走来。对于多媒体信息化社会，需要以先进的技术手段去传送、处理和显示极为庞大而复杂的数据。固然模拟式的电子机器实现数字化可以提高性能和质量，而另一方也需要装备大量的高速数字集成电路IC。特别是模拟式的图形、图像信息转换成数字化的代码信息，尽管采用现代数字压缩技术，仍然是存在相当可观的信息量。例如，一部72分钟的电影胶片，采用MPEGⅡ技术压缩后的数字化代码图像信息。仍需要高达3GB的磁盘才能容纳下全球信息。

现代数字信号处理器是执行高速数字信号处理的IC电路、它恰好适应多媒体信息化社会需求，迅速发展壮大。如今，世界电子器件市上，各种各样的DSP器件已相当丰富，详见照片1所示。大大小小封装形式的DSP器件，已广泛应用于各种产品的生产领域，如照片2所示，而且DSP的应用领域仍在不断地扩大，发展迅速异常。

一、数字化移动电话

数字化移动电话尽管花样繁杂，但基本上可划为两大类：高速移动电话和低速移动电话。其中，高速移动电话顾名思义是在高速移动体里使用的电话，诸如可在飞机、

轮船和汽车等里自由通话的电话。虽然数字化高速移动通过标准很多，但当今普遍应用的是欧洲GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）标准。自从推出数字化蜂窝式电话机以来，现已遍布全球70多个国家广泛应用。俗称GSM标准的数字化蜂窝电话，叫作数字化大哥大，它具备国际漫游（Roaming）功能，SIMC（SubscriberIdentificat

ionModuleCard）给用户带来使用大哥大的方便。现正在扩展数据通信服务能力以及它与ISDN系统兼容性，例如，英国BT公司的Cellnet部已经利用GSM提供数字化数据和传

真服务，于是东芝笔记本电脑也安上了数字化的大哥大。

所谓低速移动电话，当然在高速移动体里完全不能应用，然而在步行速度下却很好用，价格远比数字化大哥大便宜，因此称为穷人的大哥大。低速移动电话就其实质而

论。它是数字化无绳电话，仍然保持模拟式无绳电话的子母式结构：子机亦称为手机，可以距母机为百米左右半径内的空间里自由步行移动情况下实现通过话；母机也称为

基地站，可作为家庭里的留守电话，也可悬挂在商店的墙壁上，街道的电线柱上，广为分布。由统一的交换设施进行管理，实现无缝交递（SeamlessHandOn）功能。这类低

速移动电话式标准很多。例如，欧洲较为普遍应用的DECI（DigitalEuropeanCordlessTelecommunictaion），日本、南韩东南亚应用的PHS（PersonalHandy－phoneSystem）以及Philips和我国联合开发的DCCT（DigitalChinaCordlessTelephone）。其中，尤以PHS和DECT制式低速移动电话发展较快，我国的DCCT由于缺乏关键性的DSP技术仍处于设计阶段。

数字化移动电话（包括高速和低速）的每个手机，都要用至少1个DSP器，因此，高速发展的数字化移动电话急需极为大量的DSP器件，请参阅照片3。

二、数据调制解调器

从所周知，数字信号处理器的传统应用领域之一，就是调制解调器。如今，调制解调器作为联系通信与多媒体信息处理系统的纽带，日益受到重视。特别是近年来Inte

rnet热潮，方兴未艾，普通百姓在Internet上冲浪蔚然成风。利用PC机通过调制解调器经由电话线路，实现拨号连接Internet已是最简便的访问形式。由于Internet用户急剧增加，一度致使28．8Kbps的调制解调器成为市场上的脱销产品。特别是由PC机上利用浏览程序调用活动图像信息时，期望使用数据传送速度更高的调制解调器。为适应这种新需求，国际上已制订出高速（33．6Kbps）调制解调器国际标准。这就意味，在高速调制解调器里需要更高性能的DSP器件。这种33．6Kbps的调制解调器（V．34）是为传送数据而设计的，在此基础上发展出DSVD调制解调器，它既可传送数据又可传送声音。无疑，这样一来将需要更高功能的DSP器件。

随着高性能调制解调器不断出现，似乎低速的调制解调器如像V．17（14．4Kbps）再也没有用武之地。事实上，刚刚相反，如今信息家电抬头，例如PHS母机留守电话

与个人FAX一体化的产品大量上市。这就是说，V．17（14．4Kbps）型的调制解调器仍有市场。于是，各种调制解调器里要求的DSP也是多种多样的。

三、磁盘／光盘控制器需求

随着多媒体信息化的发展，各种信息存储媒体产品都应运而生，诸如磁盘存储器、CD－ROM和DVD（DigitalVersatileDisk）－ROM新产品纷纷上市。今日的磁盘驱动器H

DD，存储容量已相当可观，大型HDD姑且不谈，就连普通PC机的HDD的存储容量已高在1GB以上，详见照片4。小型HDD向高密度、高存储容量和高速存取方向发展，其控制器

必须具备高精度和高速响应特性，它所用的DSP性能也是今非昔比，高速DSP是必不可少的关键性器件。

日本的HDD技术不能超过美国，于是把主攻方向集中到光盘技术，在1996年日本第35届ElectronicsShow＇96上，终于把DVD－ROM产品公布于众。而且，日本并不以此为

满足，志在夺取可擦写的DVD－RAM。仅就DVD－ROM而论，单面1片12cm盘片记录4．7GB信息量，相当于直径12cm的软盘FD片3200张之多，比CD－ROM存储容量高出6倍。如此

高密度的DVD－ROM，读出控制的精细程度可想而知。

HDD和光盘机的控制器里之所以必须利用高速DSP，主要是利用其高速“积和”处理能力。因为，盘片旋转控制、磁头定位控制和光盘中的激光束聚焦控制，都是采数字伺服与系统控制技术。这是现在控制技术，建立在数学模型基础之上。通过复杂的矩阵运算实现控制。没有高速运算的DSP，是绝对不行的。

四、图形图像处理需求

DVD里应用的活动图像压缩／解压缩用MPEG2编码／译码器，同时也广泛地应用于视频点播VOD、高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。在这些领域里，应用的DSP应该具备更高的处理速度和功能。而且，活动图像压缩／解压技术也日新月异，例如，DCT变换域编码很难提高压缩比与重构图像质量，于是出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩方法。新的算法出现，要求相应的高性能DSP。最近，日本各大学和高技术企业对于开发虚拟现实VR系统，投入相当力量，利用现代计算机图像学CG生成3维图形，迫切需要多个DSP并行处理系统。其中，系统里的结点DSP单元，要求采用与并行处理相适应的体系结构。

彩色静止图像压缩／解压，现在普遍应用JPEG标准，其核心算法也是离散余弦变换。JPEG编码／译码器的应用，除了数字化照像机之外，估计彩色打印机和彩色扫描器

也将要应用。因此，对于普通DSP的用量，必将日益增长。

五、汽车电子系统及其它应用领域

汽车电子系统日益兴旺发达起来，诸如装设红外线和毫米波雷达，将需用DSP进行分析。如今，汽车愈来愈多，防冲撞系统已成为研究热点。而且，利用摄像机拍摄的

图像数据需要经过DSP处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。

应用DSP的领域可以说是不胜枚举，电视会议系统里，也大量应用DSP器件。视听机器里也都应用DSP。随着科学技术的发展，将会出现许许多多的DSP新应用领域。

原载：

DSP产品应用领域持续扩大

一、DSP程序开发

为了使DSP有效运行、必须要用能充分考虑DSP内部并行性的汇编语言进行编制DSP程序。前面提到，美国TI公司的DSP推销员说DSP编程容易，实际上他是指DSP的汇编语

言相对于计算机的汇编语言而言，比较容易一些，因为没有像计算机汇编语言那样复杂。但是，对于习惯用高级语言编程的用户，利用DSP汇编语言编程还是有困难的。因

为，汇编语言是面向机器的程序设计语言，它是一种把机器语言（机器指令码）符号化的低级程序设计语言。使用计算机汇编语言的用户一定要熟悉机器硬件结构和指令系

统；使用DSP汇编语言的用户一定要熟悉DSP芯片内部结构和指令系统，这对于DSP用户来说也实非容易的事情。

从发展DSP应用角度观察，应该有相当规模的DSP开发应用队伍，这个队伍的成员应该掌握使用汇编语言AssemblyLanguage编程基本功，才能开发出高效率的DSP应用程序。特别是在利用多个DSP芯片开展并行处理应用时，具有这种编程基本功底是绝对必要的。甚至，在某些专业应用领域，诸如，日本简易便携电话PHS、磁盘驱动器里的控

制系统等，可能仅有一块DSP芯片，供编程的空间很小，需要用DSP指令编写高效率精干的小程序。因为，利用汇编语言编制应用程序，DSP还需要一种汇编程序Assembler通

过代真把源程序中各个符号转换成DSP可执行的指令代码。Assembler也要占用DSP的有限存储空间。前文提及的正确理解DSP，实际上也包括这一层含义。也就是说，不对DSP

的性能和结构有透澈地了解，很难推广DSP应用。

从DSP编程角度观察，需要重视以下两点：首先，DSP处理任务的执行时间要给予重视，其次，C语言及其编译程序Compiler支持工具也很重要。这是日本武藏工业大学

的学者曾祢元隆等研究DSP应用的重要心得体会，对于推广DSP应用具有重要意义。

现在，美国TI公司尽管已提供软件支持工具，但是，对于并行执令还有一定的困难。如今美国、墨西哥和日本武藏工业大学等，正在积极地开发更好用的编译程序，除

了特殊指令以外，已经可以实现自动翻译。日本武藏工业大学的DSP研究与开发状况如下：对于TI公司的DSP系列产品中的C40和C3X的新编译程序已基本上开发出来，对于其

他的DSP用的软件工具正在加紧研究与开发之中。

二、多个DSP并行处理

随着数字信号处理器DSP芯片逐年增多和芯片价格的降低，多个DSP芯片并行处理的实用化研究，成为近年来DSP研究热点之一。提起多个DSP并行处理，使人们很快联想

到跨入九十年代的超级并行处理MPP（MassivelyParalleProcessing）巨型机热潮。这类机器一上市，宣称具备三大特点：

〈1〉高性能—MPP巨型机的峰值处理性能可以理解为单个微处理器的性能与系统内容纳的微处理器总个数的乘积，系统里链接的MPU个数愈多，则峰值处理速度愈高；

〈2〉伸缩性—系统伸缩性包含多种含义，系统性能、系统通信带宽等都与系统内链接的微处理器个数成线性增长关系，系统规模可大可小，表现出良好的可伸缩性；

〈3〉高性能／价格比—无论CISC还是RISC微处理器MPU都是工业化大生产的标准产品，构筑成MPP巨型机，其性能可同向量机媲美，而价格仅为向量巨型机的1／10甚至

更低，堪称是高性能／价格比。

九十年代初期的MPP巨型机，由于技术不够成熟，特别是编译系统不成熟，导至MPP巨型机实际有效性能仅为其峰值处理速度的1／10以下。早期的MPP巨型机厂家，如象

赫赫有名的美国TMC公司、KSR（KendallSquareResearch）公司都先后倒闭，美国著名的小巨型机厂家Convex公司已被HP公司并购。但是，这些有创见的小公司开发的先进

技术，依然存在并经过不断改进正被发扬光大。例如，有关的“超级计算机更高无尽头”报道，MPP巨型机的峰值处理速度已超过1TFLOPS，正向100TFLOPS冲刺。

现在，对于超级并行处理MPP技术已历经多年探索研究，正开始走出摇篮期向成熟化方向迈进。据日本京都大学工学部教授富田真治分析，MPP技术走向成熟，将需在以

下5方面取得突破性进展：〈1〉并行处理语言、调试程序和软件工具，要求实现标准化；〈2〉需要加强应用研究，掌握和理解大规模应用程序，要对并行处理程序的处理

类型分类，需要有基准测试程序评价；〈3〉研究MPP巨型机的单元处理器的体系结构，优化出单元处理器结构；〈4〉共享存储器结构和消息传送结构有待进一步研究，大规

模共享存储器系统里，缓存控制采取登录方式可能会有大发展；〈5〉高速互连网络和同步结构是MPP系统的重要组成部分，有待进一步研究和发展。美国NII构想的核心部

分HPCC计划已接近尾声，日本与美国HPCC对抗的计划Mandala正在实施，将必然要对上述MPP关键性技术取得突破性进展。

在这样的背景下，国际上出现多个DSP并行处理研究与开发热点，显然是紧密相关的。因为，把MPP系统与现在研究的多个DSP并行处理系统两相对照（参阅图1所示的多

个DSP网络拓扑结构），不难发现MPP系统和多个DSP并行处理系统极为相拟。现在之所以称图1所示的系统为多个DSP并行处理系统，是因为网络结点上的处理器是数字信号

处理器DSP。假若标明处理器是复杂指令集计算机CISC型或精简指令集计算机RISC型微处理器MPU，则该系统就是超级并行处理巨型机系统。因此，现在出现的多个DSP网络拓

扑结构或者多个DSP并行处理系统并不是新东西，而是现代MPP技术向数字信号处理领域扩散的结果。现代科学技术高度综合发展的今天，各种科学技术相互交叉和渗透，MPP技术扩展到数字信号处理领域也是很自然的。

欧美各工业发达国家已把DSP并行处理系统中结点处理器个数扩展到128个，试图获得更高的信号处理速度。日本武藏工业大学现已研制出几种DSP网络，例如，C2516

、C4032和8622016等，实现高速运算。据该大学的DSP研究与开发实践发明，利用多个DSP执行大规模处理任务时，各DSP之间交换数据实现数据通信和对各DSP均衡地分

配处理任务，都是重要的研究课题。这个问题不解决，尽管网络里有多个DSP结点，也是不能充分发挥各结点DSP作用和实现高速处理。连接DSP的网络拓扑结构是多种多样

，最简单的连接方式是总线结构，其它，像超立方体连接、树状连接和环状连接等等，都各有其特点，也只能根据应用问题的类型选择相应的连接机构。特别是多个DSP并行

处理系统的管理也是个难题，为此需要考虑内置操作系统OS功能的管理电路，用于母板，路由器和仲裁器等管理。

从日本高等学校研究与开发多个DSP并行处理系统中所遇到技术问题，可以看到问题的性质和在MPP系统里的问题在本质上是一样的，只是因为目前系统规模还不大，问

题不那么突出罢了。不难想像随着DSP网络拓扑结构规模的扩大，必然要借鉴更多的MPP新技术。无疑，也必须要研究DSP并行处理语言和编译程序以及调试软件工具；需要

掌握和理解DSP大规模应用程序；需要研究适合多个DSP并行处理系统中的结点DSP的体系结构，优化出DSP结构；对于共享存储器结构，消息传送结构以及DSP互连网络结构，

都将需要进行深入研究。难怪，日本武藏工业大学电力信息研究室的教授曾弥元隆一再大声疾呼，要正确地理解DSP功能，将其用于控制和实时计算，巨型实时计算，要考虑研制出经得住国际竞争的系统产品。他还着重指出，多DSP网络是国际上近一两年出现的新研究热点，值得注意的是国际上已把多DSP的网络系统用于VR和CG等领域，日本应该在这方面有所作为。

三、瞄准CG和VR

所谓计算机图像学CG（ComputerGraphics）是研究用计算机处理图形信息，或者是研究处理人和计算机之间图形通信等有关的理论和技术叫作计算机图像学CG。众所周

知，传统的方法把要求计算机处理的问题输入到计算机和获取计算机处理的结果，都采用字母和数码形式。但是，在日常工作、学习和生活中，人们习惯于和图表、图形打

交道，因为这类表达方式直观且方便。随着计算机科学技术的进步，出现图形输入／输出设备及其相应的图形处理软件，这也为计算机图形学CG奠定了物质基础。现代计算

机图形学包括图形的输入、图形的生成，图形在机器里的表示，图形的操作处理以及人机交互图形通信等诸多内容。

另一方面，美国VPIResearch公司提出虚拟现实VR（VirtualReality）新技术术语并且向市场推出VR系统产品RB2，把数据手套（DataGlove）作为人机接口，头盈式显

示器HMD（HeadMountdeDisplay）后来也作为VR系统的配套输出设备。VR系统现在也称为人工现实系统AR（ArtificialReality）。这也说明VR系统的本质，利用它可使人

一面用HMD观察由计算机图形学CG技术实现的3维空间，一面把人带入到人工实现的虚拟世界，利用数据手套操作，使人有如身临其境地去体验和感受这人工虚拟世界。

莫道CG和VR技术都不是日本高技术企业发明的，一旦日本厂家介入这一领域里，利用其先进生产设备和制造工艺迅速地改进CG和VR技术产品。例如，日本日商电子公司

完全接产VPLReseach公司的数据手套DatagloveModelJ以后，已于1995年将其售价降低50－60万日元；利用新电子器件和工艺，制作出性能更高、价格更便宜的兼容新产品

。该公司利用廉价PC机同引进美国Autodesk公司的VR软件CDK（CyberspaceDeveloperKit）相结合，开发出新的系统产品VRmaker，已于1995年大量投放市场。与VRmaker系统配套的HMD，其售价高达210万日元。自从1996年夏季以

来，日本松下电工、索尼、岛津制作所和Olympus光学工业公司等厂家，纷纷将其HMD新产品投放市场。例如，Olympus光学工业公司的HMD新产品MediamaskMW601，LCO尺寸为1．35英寸，象素点个数为1068480，产生的立体虚像与人眼距离约为2m，HMD外形尺寸184230234mm3，重量700克，售价仅为90万日元；索尼公司的PLM－50型HMD新产品，能显示2维虚像，象素点个数为800225，重量为300克，其售价仅为8．8万日元。实际上，日本厂家早已开发出HMD原型（92－93年），之所以迟迟未能上市，是因为一直同大学和医学单位协作，开展评价HMD对视觉的影响。现已证实，索尼的PLM－50型HMD在使用2小时左右看电影），完全对人视觉无害。显示3维图像HMD，对视觉的影响仍在调查之中，对视沉影响程度尚不完全清楚。

近年来，CG和VR技术应用在日本已日益广泛，诸如整形手术后手功能修复，手语输入，机器人手臂远程操作、虚拟厨房仿真体验系统，3维CG动画制作，计算输出数据

可视化，虚拟手术模拟，产品原型装配与设计验证等等，正向家庭娱乐等领域扩展。日本自从泡沫经济破灭以后，正采取新经济政策恢复经济、低附加产值的电子产品生产

早已转向海外，国内振兴电子产业正向高技术高附加产值的产品转移。例如，CG和VR系统产品也正是日本高技术企业的目标之一。而运行CG软件和提供VR系统3维图形处理能

力的最关键器件DSP，正是日本厂家薄弱的一环。日本武藏工业大学电力信息研究室教授曾弥等，无疑正承担日本DSP研究与开发的重任。再这样的背景下，日本的专家学者

怎能不在日本新闻媒介上大声疾呼要理解和重视DSP呢。况且，多DSP网络卡作为3为图形加速器在国际上已广泛应用CG和VR系统的情况下，无疑，日本研究与开发多DSP并行

处理系统已迫在眉睫，刻不容缓。