DSP课后习题标准答案 下载本文

第一章

1.简述典型实时数字信号处理系统组成部分。

?答:包括:抗混叠滤波器(Anti-aliasing filter)、模数转换器ADC(Analog-to-Digital Converter)、数字信号处理、数模转换器DAC(Digital-to-Analog Converter)和抗镜像滤波器(Anti-image filter) 。

2.简述X86处理器完成实时数字信号处理的优缺点。 答:利用X86处理器完成实时数字信号处理。特点是处理器选择范围宽,主板及外设资源丰富,有多种操作系统可供选择,开发、调试较为方便;缺点是数字信号处理能力不强,硬件组成较为复杂,系统体积、重量较大,功耗较高,抗环境影响能力较弱。 3.简述数字信号处理器的主要特点。

?答:(1)存储器采用哈佛或者改进的哈佛结构;(2)内部采用了多级流水;(3)具有硬件乘法累加单元;(4)可以实现零开销循环;(5)采用了特殊的寻址方式;(6)高效的特殊指令;(7)具有丰富的片内外设。

4.给出存储器的两种主要结构,并分析其区别。 答:存储器结构分为两大类:冯·诺依曼结构和哈佛结构。冯·诺依曼结构的特点是只有一个存储器空间、一套地址总线和一套数据总线;指令、数据都存放在这个存储器空间中,统一分配地址,所以处理器必须分时访问程序和数据空间。哈佛结构程序存储器空间和数据存储器空间分开,具有多套地址、数据总线,哈佛结构是并行体系结构,程序和数据存于不同的存储器空间,每个存储器空间独立编址、独立访问。 5.简述选择数字信号处理器所需要考虑的因素。

?答:应考虑运算速度、算法格式和数据宽度、存储器类型、功耗和开发工具。 6.给出数字信号处理器的运算速度指标,并给出其具体含义。

答:常见的运算速度指标有如下几种:

(1) 指令周期:执行一条指令所需的最短时间,数值等于主频的倒数;指令周期通常以

ns(纳秒)为单位。例如,运行在200MHz的TMS320VC5510的指令周期为5ns。

(2) MIPS:每秒百万条指令数。 (3) MOPS:每秒百万次操作数。

(4) MFLOPS:每秒百万次浮点操作数。 (5) BOPS:每秒十亿次操作数。

(6) MAC时间:一次乘法累加操作花费的时间。大部分DSP芯片可在一个指令周期

内完成MAC操作;

(7) FFT执行时间:完成N点FFT所需的时间。FFT运算是数字信号处理中的典

型算法而且应用很广,因此该指标常用于衡量DSP芯片的运算能力。

第二章

1.TMS320C55x DSP 有哪些特征和优点?(表2-2)

答:一个 32位 x 16位指令缓冲队列:缓冲变长指令并完成有效的块重复操作;

两个17位x17位的乘法累加器:在一个单周期执行双乘法累加操作; 一个40位算术逻辑单元(ALU):实现高精度算术和逻辑操作;

一个40位桶形移位寄存器:能够将一个40位的计算结果最高向左移31位或向右移32位;

一个16位算术逻辑单元(ALU):对主ALU并行完成简单的算术操作; 4个40位的累加器:保留计算结果,减少对存储单元的访问;

12条独立总线,其中包括3条读数据总线、2条写数据总线、5条数据地址总线、1条读程序总线、1条程序地址总线:为各种计算单元并行地提供将要处理的指令和操作数——利用C55x的并行机制的优点;

用户可配置IDLE域:改进了低功耗电源管理的灵活性。

2.TMS320C55x DSP 的内部结构由哪几部分组成?(图2-1)

答:C55x有一条32位的程序数据总线(PB),5条16位数据总线(BB、CB、DB、EB、FB)和1条24位的程序地址总线及5条23位的数据地址总线,这些总线分别与CPU相连。总线通过存储器接口单元(M)与外部程序总线和数据总线相连,实现CPU对外部存储器的访问;指令缓冲单元(I)、程序流程单元(P)、地址流程单元(A)和数据计算单元(D);以及存储器接口单元(M)。

3.简述指令缓冲单元(I)、程序流程单元(P)、地址流程单元(A)和数据计算单元(D)的组成和功能?

答:C55x的指令缓冲单元由指令缓冲队列IBQ(Instruction Buffer Queue)和指令译码器组成。在每个CPU周期内,I单元将从读程序数据总线接收的4B程序代码放入指令缓冲队列,指令译码器从队列中取6B程序代码,根据指令的长度可对8位、16位、24位、32位和48位的变长指令进行译码,然后把译码数据送入P单元、A单元和D单元去执行。

程序流程单元由程序地址产生电路和寄存器组构成。程序流程单元产生所有程序空间的地址,并控制指令的读取顺序。

地址流程单元包括数据地址产生电路、算术逻辑电路和寄存器组构成。数据地址产生电路(DAGEN)能够接收来自I单元的立即数和来自A单元的寄存器产生读取数据空间的地址。对于使用间接寻址模式的指令,由P单元向DAGEN说明采用的寻址模式。

数据计算单元由移位器、算术逻辑电路、乘法累加器和寄存器组构成。D单元包含了CPU的主要运算部件。D单元移位器能够接收来自I单元的立即数,能够与存储器、I/O空间、A单元寄存器、D单元寄存器和P单元寄存器进行双向通信,此外,还可以向D单元的ALU和A单元的ALU提供移位后的数据。

4.TMS320C55x DSP 的流水线操作包括多少个阶段?每一阶段完成什么操作?

答:两个。第一阶段是取流水线,即从内存中取出32位的指令包,放入指令缓冲队(IBQ)中,然后为流水线的第二阶段提供48位的指令包。第二阶段是指执行流水线,这部分的功能是对指令进行解码,完成数据的存取和计算。

5.TMS320C55x DSP有哪些片上外设?

答:两个20位的定时器。一个看门狗定时器。6通道直接存储器存取控制器(DMA)。