¿QUÉ ES UN DSP?
Estrictamente hablando, el término DSP se aplica a cualquier chip que trabaje con señales representadas de forma digital. En la práctica, el término se refiere a microprocesadores específicamente diseñados para realizar procesado digital de señal. Los DSP utilizan arquitecturas especiales para acelerar los cálculos matemáticos intensos implicados en la mayoría de sistemas de procesado de señal en tiempo real. Por ejemplo, las arquitecturas de los DSP incluyen circuitería para ejecutar de forma rápida operaciones de multiplicar y acumular, conocidas como MAC. A menudo poseen arquitecturas de memoria que permiten un acceso múltiple para permitir de forma simultánea cargar varios operandos, por ejemplo, una muestra de la señal de entrada y el coeficiente de un filtro simultáneamente en paralelo con la carga de la instrucción. También incluyen una variedad de modos especiales de direccionamiento y características de control de flujo de programa diseñadas para acelerar la ejecución de operaciones repetitivas. Además, la mayoría de los DSP incluyen en el propio chip periféricos especiales e interfaces de entrada salida que permiten que el procesador se comunique eficientemente con el resto de componentes del sistema, tales como convertidores analógico-digitales o memoria. La diferencia esencial entre un DSP y un microprocesador es que el DSP tiene características diseñadas para soportar tareas de altas prestaciones, repetitivas y numéricamente intensas. Por contra, los microprocesadores de propósito general o microcontroladores no están especializados para ninguna aplicación en especial; en el caso de los microprocesadores de propósito general, ni están orientados a aplicaciones de control, en el caso de los microcontroladores. Aunque el ejemplo del filtro de respuesta impulsional finita (FIR) ha sido ampliamente utilizado en el entorno DSP, es quizás el más simple que permite ilustrar la necesidad de estas prestaciones en los DSP, las cuales permiten concebir muchas de las funciones de procesado en tiempo real.
APLICACIONES
Los DSP se utilizan en muy diversas aplicaciones, desde sistemas radar hasta la electrónica de consumo. Naturalmente, ningún procesador satisface todas las necesidades de todas o la mayoría de aplicaciones. Por lo tanto, la primera tarea para el diseñador al elegir un DSP es ponderar la importancia relativa de las prestaciones, coste, integración, facilidad de desarrollo, consumo y DSP DSP: (Digital Signal Processor). Procesador digital de señal. ALU: (Arithmetic/Logic Unit). Unidad aritmético-lógica. Unidad de ejecución en un procesador responsable de la aritmética (sumar, restar, desplazar, etc.) y de la lógica (y, o, no, o-exclusiva, etc.). MIPS: (Million instructions per second). Número de instrucciones que el procesador puede ejecutar por segundo. La clave está en cuánto puede hacer cada instrucción. El parámetro MFLOPS es normalmente una medida más fiable de las prestaciones del procesador. MOPS: (Million operation per second). Número total de operaciones que el procesador puede realizar por segundo. Se incluye accesos DMA, transferencias de datos, operaciones de entrada salida. Este parámetro proporciona una idea aproximada de la capacidad de procesado y de entrada salida del procesador. MFLOPS: (Million floating-point operations per second). Número de multiplicaciones, sumas, restas, etc. en coma flotante que el procesador puede realizar. Algunas veces este parámetro hace referencia a valores de pico en lugar de valores sostenidos. MBPS: (Mega-bytes per second). Proporciona una medida del rendimiento total de procesamiento de datos. MMACS: (Million multiply-accumulate per second). Número de multiplicaciones y acumulaciones que el procesador puede realizar por segundo. VLIW: (Very long instruction word). Formato muy largo de palabra de instrucción. FFT: (Fast Fourier Transform). Transformada de Fourier rápida. Método computacional eficiente para estimar el espectro frecuencial de una señal. FIR: (Finite impulse response). Respuesta impulsional finita. Una categoría de filtros digitales. IIR: (Infinite impulse response). Respuesta impulsional infinita. Una categoría de filtros digitales. PGA: (Pin grid array). Un tipo de encapsulado para circuitos integrados. Las conexiones externas se realizan con terminales de conexión dispuestos en forma de cuadrícula. PQFP: (Plastic quad flat pack). Un tipo de encapsulado para circuitos integrados. QFP: (Quad flat pack). Un tipo de encapsulado para circuitos integrados. Los circuitos integrados con este encapsulado son típicamente más baratos que el mismo circuito con encapsulado PGA. TQFP: (Thin quad flat pack). Tipo de encapsulado similar, pero más delgado, al PQFP. El encapsulado TQFP normalmente se utiliza en sistemas portátiles pequeños. Glosario de términos DSP Coma fija 16 bit 20 bit 24 bit 32 bit IEEE-754 Otros Coma flotante Figura 2. Representaciones numéricas comunes en los DSP comerciales Perspectiva otros factores para las necesidades de la aplicación en particular. Las grandes aplicaciones, en términos de dinero que mueven sus productos, se realizan para los sistemas pequeños, baratos y con un gran volumen de producción como los de telefonía celular, disqueteras y modems, en donde el coste y la integración son de la mayor importancia. En sistemas portátiles, alimentados por baterías, el consumo es crítico. Sin embargo, la facilidad de desarrollo es generalmente en estas aplicaciones menos importante para el diseñador. A pesar de que estas aplicaciones casi siempre implican el desarrollo de hardware y software a medida, el enorme volumen de producción justifica el esfuerzo extra de desarrollo. Una segunda clase de aplicaciones englobaría a aquellas que procesan un gran volumen de datos mediante algoritmos complejos. Ejemplos incluyen la exploración sonar y sísmica, donde el volumen de producción es bajo, los algoritmos más exigentes y el diseño del producto más largo y complejo. En consecuencia, el diseñador busca un DSP que tenga máximas prestaciones, buena facilidad de uso y soporte para configuraciones multiprocesador
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