习 题 答 案
第1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2章
1．TMS320C55x DSP 有哪些特征和优点？
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答：（参见表2-2）。一个 32位×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×17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？
答：（参见图2-1）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，以及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）。外部存储器接口（EMIF）。三个串口支持最多三个多通道缓冲串口（McBSP）或最多两个多媒体/安全数字卡接口。增强型主机接口（EHPI）是一个16位的并行接口。可编程锁相环（DPLL）时钟发生器。USB全速（12Mbps）从端口。I2C主从接口。一个实时时钟。
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6．TMS320C55x 的寻址空间是多少？当CPU访问程序空间和数据空间时，使用的地址是多少位的？
答：C55x的寻址空间为16MB，当CPU从程序空间读取程序代码时，使用24位地址，当访问数据空间时，使用23位的地址。但是在访问数据空间时，将23位地址左移一位，并将地址总线上的最低有效位（LSB）置0，使得在对数据空间或程序空间寻址时，地址总线都传送24位地址。
7．符合IEEE 1149.1标准的测试/仿真接口的引脚有哪几个？
答：TCK引脚、TDI引脚、TDI引脚、TMS、TRST、EMU0、EMU1/OFF
第3章
1．C55x DSP支持哪三种寻址模式？
答：C55x DSP支持三种寻址模式，绝对寻址模式；直接寻址模式；间接寻址模式。
2．简述K16绝对寻址和K23绝对寻址不同点和相同点。
答：不同点：K16绝对寻址的指令其操作数为*abs16（#k16），其中K16是一个16位的无符号常数。寻址方法是将7位的寄存器DPH（扩展数据页指针XDP的高位部分）和K16级联形成一个23位的地址，用于对数据空间的访问。该模式可以访问一个存储单元和一个存储映射寄存器。
和K23绝对寻址的指令其操作数为*（#k23），其中K23是一个23位的无符号常数。使用这种寻址方法的指令将常数编码为3字节（去掉最高位）。
相同点：K16绝对寻址和K23绝对寻址的指令不能与其他指令并行执行。
3．简述C55x DSP并行指令遵守的规则。
答：在并行指令中，必须遵守三条基本规则： ① 两条指令的总长度不能超过6个字节。
② 在指令的执行过程中不存在操作器、地址产生单元、总线等资源冲突。 ③ 其中一条指令必须有并行使能位或两条指令符合软-双并行条件。
4．已知AC1=0200FC00H，AR3=0200H，（200）=3400H。 MOV *AR3+ << #16, AC1
执行上面指令后，AC1和AR3的值分别是多少？
答：Before After
AC1 00 0200 FC00 AC1 00 3400 0000 AR3 0200 AR3 0201 200 3400 200 3400
5．已知AC0=EC000000H，AC1=00000000H，AR1=0200H，（200）=3300H，TC2=1。ADDSUBCC ?AR1, AC0,TC2, AC1
执行上面指令后，AC1、AR1和AC0的值分别是多少？
答：Before After
AC0 00 EC00 0000 AC0 00 EC00 0000 AC1 00 0000 0000 AC1 01 1F00 0000 AR1 0200 AR1 0200
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