《數(shù)字信號處理》課程心得.doc

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《數(shù)字信號處理》課程心得之 DSP技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用 姓名：XX 班級：電氣XXXX班 短暫的一學(xué)期很快就過去了，在這個(gè)學(xué)期里，通過對《數(shù)字信號處理》課程的學(xué)習(xí)，我了解到了DSP的基本概念和基本內(nèi)容。我平時(shí)對計(jì)算機(jī)硬件方面的知識比較感興趣，通過對本課程的學(xué)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)DSP技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)硬件，外設(shè)，及智能手機(jī)上應(yīng)用很廣泛。下面通過幾個(gè)實(shí)例并結(jié)合所學(xué)知識談?wù)劺斫夂透惺堋? 一：DSP技術(shù)簡介 數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，簡稱DSP)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實(shí)信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強(qiáng)的實(shí)力。 二：DSP數(shù)字處理器簡介 DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。 　　 DSP微處理器（芯片）一般具有如下主要特點(diǎn)： 　　 （1） 在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； 　　 （2） 程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)； 　　 （3） 片內(nèi)具有快速RAM，通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問； 　　 （4） 具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； 　　 （5） 快速的中斷處理和硬件I/O支持； 　　 （6） 具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； 　　 （7） 可以并行執(zhí)行多個(gè)操作； 　　 （8） 支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。 　　 PS：隨著技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件的性能越來越強(qiáng)，而與此同時(shí)，人們對硬件的體積和功耗比要求越來越高，所以，這促使DSP數(shù)字處理芯片技術(shù)的飛速發(fā)展。人們通過利用DSP芯片替代傳統(tǒng)的模擬電路，使得設(shè)備使用壽命大大延長，質(zhì)量大大大提高。 例如：人們通過在主板和顯卡供電電路中加入DSP為控制芯片，可以使CPU和GPU獲得更加純凈的電流，從而使主板本身和其承載的CPU/GPU的穩(wěn)定性和壽命大大的延長。 在電腦外設(shè)中，比如音響。人們通過模擬電路結(jié)合DSP芯片構(gòu)成數(shù)模混合電路，使得音響的底噪更小，音質(zhì)更加甜美純正。 DSP工作模式 三：DSP處理芯片的優(yōu)缺點(diǎn) DSP優(yōu)點(diǎn) 　　對元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響小；容易實(shí)現(xiàn)集成；VLSI 可以分時(shí)復(fù)用，共享處理器；方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波；可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級聯(lián)、易于存儲等；可用于頻率非常低的信號。 DSP缺點(diǎn) 需要模數(shù)轉(zhuǎn)換；受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限；數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有源器件構(gòu)成，沒有無源設(shè)備可靠。但是其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過缺點(diǎn)。 四：DSP在計(jì)算機(jī)硬件領(lǐng)域的應(yīng)用案例 (1) 在顯卡供電上的應(yīng)用 產(chǎn)品：華碩高端系列顯卡 顯卡供的電設(shè)計(jì)和用料好壞直接影響顯卡運(yùn)行的穩(wěn)定性，以及顯卡的超頻能力，所以一直是用戶十分關(guān)注的部分，各顯卡廠商在供電的設(shè)計(jì)和用料上也不遺余力，以此提供給用戶更穩(wěn)定、超頻更好的顯卡。華碩顯卡一直采用獨(dú)家的“超合金供電”技術(shù)，通過超合金電容、超合金電感、超合金場效應(yīng)管、超合金混合動力引擎等可為顯卡帶來15%的性能提升、延長2.5倍的使用壽命，降低供電部分的溫度！如今，華碩顯卡再度提升用料品質(zhì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將DIGI+VRM數(shù)字供電和超合金供電相結(jié)合，推出“超合金數(shù)字供電”技術(shù)。那究竟什么是超合金數(shù)字供電技術(shù)呢？我們就來為大家進(jìn)行解析。 華碩供電DSP微處理器 數(shù)字供電的優(yōu)勢在于：更精準(zhǔn)的參數(shù)調(diào)節(jié)、更強(qiáng)的供電能效轉(zhuǎn)換、更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高超頻成功率，當(dāng)然數(shù)字供電也在輸出紋波、轉(zhuǎn)換效率、瞬態(tài)響應(yīng)等方面有著先天的優(yōu)勢，作為全球板卡廠商領(lǐng)軍者，華碩在主板供電設(shè)計(jì)上率先引入了數(shù)字供電，這次華碩再一次把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于顯卡上，不失為顯卡愛好者的一大福音。 　　數(shù)字供電技術(shù)利用一種可編程微處理器對供電電路進(jìn)行控制，而它所發(fā)出就是一種數(shù)字信號，在多路供電時(shí)，數(shù)字信號控制電路會更加精準(zhǔn)，而不引起額外的功率損耗，因此可以達(dá)到整體功耗降低的目的。再加以配合華碩的“超合金供電”，可以更好地提升顯卡性能，同時(shí)輔助顯卡超頻。 提升15%供電效率 華碩顯卡的DIGI+VRM數(shù)字供電與以往模擬供電設(shè)計(jì)大不相同，數(shù)字供電可以智能調(diào)節(jié)供電相數(shù)，同時(shí)也起到節(jié)能降噪的作用，智能化的功率控制可以有效將耗功從原來的34.4w降低到28.7w，更智能更環(huán)保。 華碩超合金數(shù)字供電技術(shù)將明顯提升顯卡運(yùn)行的穩(wěn)定性，讓EMI適應(yīng)性進(jìn)一步提升的同時(shí)也將充分挖掘顯卡的超頻性能，與模擬供電設(shè)計(jì)相比較，華碩顯卡DIGI+VRM數(shù)字供電將電源從239mV降低到159mV。 　　每款采用華碩DIGI+VRM數(shù)字供電技術(shù)的顯卡，都會實(shí)時(shí)根據(jù)GPU負(fù)載的高低隨時(shí)調(diào)整供電相位，將最佳的供電效率保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，幫助GPU發(fā)揮更好的性能，實(shí)際就是對顯卡的游戲和超頻性能進(jìn)行優(yōu)化，取得一個(gè)很好的平衡。 降低50%EMI電磁干擾 華碩超合金供電顯卡設(shè)計(jì)不僅僅可以提升顯卡的供電效能還可以有效的降低EMI指數(shù)，華碩DIGI+VRM數(shù)字供電技術(shù)可以根據(jù)顯卡的運(yùn)行頻率來智能調(diào)整輸出，讓EMI從模擬供電的40dB降至20dB。帶給用戶更加靜謐的游戲環(huán)境，讓你完全沉浸在游戲中。 采用超合金數(shù)字供電的華碩GTX680 DirectCU II TOP 顯卡 目前華碩全新超合金供電系列顯卡已經(jīng)全面領(lǐng)先業(yè)界，在高端領(lǐng)域HD7970系列和GTX680\GTX670系列顯卡，在中高端還有HD7870以及HD7700等系列顯卡都將全面使用超合金數(shù)字供電技術(shù)，相信會給用戶帶來更多的更好的桌面級游戲顯卡。 如今隨著GPU制程工藝的提升，GPU的架構(gòu)越來越復(fù)雜，對供電精度的要求自然也越來越高，數(shù)字供電在輸出紋波、轉(zhuǎn)換效率、瞬態(tài)響應(yīng)等性能方面的優(yōu)勢就越來越明顯，雖然數(shù)字供電在短期內(nèi)會增加一部分生產(chǎn)成本，不過憑借著占用空間小，效率高和更加精確的控制電路等的優(yōu)點(diǎn)，作為全球板卡行業(yè)的領(lǐng)軍者華碩顯卡將在新一代產(chǎn)品中大量使用數(shù)字供電設(shè)計(jì)，在開創(chuàng)全民數(shù)字供電的新時(shí)代的道路上，華碩再一次走上了領(lǐng)跑者的位置。 （2） 在主板供電的應(yīng)用 產(chǎn)品：華碩DSP供電p67 華碩全新數(shù)字供電技術(shù)解析 DIGI+VRM數(shù)字供電技術(shù) 華碩在六系列主板上采用了全新的DIGI+VRM數(shù)字供電技術(shù)，DIGI+VRM是華碩獨(dú)創(chuàng)的供電技術(shù)，它基于可編程微型處理器，能夠準(zhǔn)確匹配多個(gè)PWM，沒有任何傳輸損耗。數(shù)字供電技術(shù)最大的好處就在于：提供更精準(zhǔn)供電及系統(tǒng)穩(wěn)定性，為用戶提供更安全可靠的保證。 摘下P8P67 Deluxe供電部分的散熱片，我們看到了由18顆電感以及超低阻MosFET所組成的DIGI+VRM數(shù)字供電體系。 相比模擬供電，數(shù)字供電體系的電流要更加的穩(wěn)定。 華碩獨(dú)家研發(fā)的DIGI+VRM芯片 華碩獨(dú)家設(shè)計(jì)的DIGI+VRM芯片，我們甚至可以精準(zhǔn)的控制單個(gè)電感的電流以及工作負(fù)載狀態(tài)，因此可見數(shù)字供電更為強(qiáng)大。 華碩P8P67 Deluxe板子特色技術(shù)一覽 硬件級TPU智能加速處理器開關(guān) 通過在主板上設(shè)計(jì)的硬件層面的開關(guān)，打開開關(guān)系統(tǒng)可以迅速實(shí)現(xiàn)自動加速模式。 除了在效能方面華碩六系列主板依然配置了EPU節(jié)能處理器以及開關(guān)機(jī)。冷氣微動開關(guān) 華碩獨(dú)家的TPU智能加速處理器 （3） 在音響電路中的應(yīng)用 產(chǎn)品：各中小功率桌面音響 從08年開始，國內(nèi)的音頻業(yè)界就開始刮起了小音箱的旋風(fēng)，這些小音箱都圍繞著iphone、ipad配件的配件在做文章，新的利益增長點(diǎn)總是會令廠商瘋狂，更何況是在國內(nèi)IT業(yè)界一片低迷的情況下 。 受限于體積和供電的原因，很多小音箱如果采用傳統(tǒng)的模擬放大電路，因?yàn)殡娐返墓拇笮瘦^低特性，則容易出現(xiàn)聲音偏小、動態(tài)表現(xiàn)差等功率不足的現(xiàn)象。而相較傳統(tǒng)的模擬放大電路，現(xiàn)在在高端小音箱、手機(jī)上采用的DSP數(shù)字放大電路是小音箱電路設(shè)計(jì)上不錯(cuò)的解決方案 如上文所說，傳統(tǒng)的模擬音頻功率放大器雖然具有很高的保真度,但是卻存在功耗高、效率低等致命缺點(diǎn)。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,移動電話、數(shù)字媒體技術(shù)、平面電視、便攜式數(shù)字產(chǎn)品等對音頻功放提出了體積小,效率高的要求?；贒SP的數(shù)字D類音頻功放憑借其高效率、低功耗的特點(diǎn)正逐漸取代傳統(tǒng)的模擬音頻 功率放大器。 DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器， 是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，現(xiàn)在音箱上多通過預(yù)設(shè)好的程序，通過DSP技術(shù)來獲得更好的解析力和聲場，程序預(yù)測的聲場模擬，是傳統(tǒng)放電路難以比肩的地方，這也讓很多采用DSP的小音箱能夠獲得如同大音箱的聲場效果。 國內(nèi)的小音箱，多采用模擬放大電路，部分大廠的則會采用DSP放大芯片，芯片類型無外乎德州儀器(TI)、意法半導(dǎo)體（TDA）、摩托羅拉（motolola）等，當(dāng)然，相對傳統(tǒng)的功放，DSP以及周邊電路的成本還是要明顯高于模擬放大電路，這也是D類功放在中低端產(chǎn)品里面沒有大面積采用的主要原因，例如這臺麥博雅皮士音箱，拆開內(nèi)部之后，其內(nèi)部就是采用了DSP放大電路，并采用藍(lán)牙和線路兩組DSP放大電路，DSP讓這對雅皮士箱子憑借3.5的低音單元擁有了4寸單元以上音箱才能擁有的音箱，并且只用一個(gè)外置的電源就能完成供電。 當(dāng)然，DSP受到影響更大的是外圍電路的設(shè)計(jì)，包括時(shí)鐘信號、采樣。以麥博這塊DSP放大電路為例，為其采用的德州儀器的TI5713虛擬盤搭配了一個(gè)韓國ABOV品牌的4218D微控制單元和一塊24C02存儲芯片，來完成音效處理預(yù)設(shè)的程序、以及信號采樣、不同音量下的高低頻控制等，而這方面的編程與線路的整體設(shè)計(jì)能力，則是只有完整研發(fā)部門才能實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)然DSP電路也有自己固有的缺點(diǎn)，程序直接影響了DSP輸出的效果，這就取決了程序員對芯片的熟悉性和對音頻壓縮的理解，另外DSP放大有著聲音薄、低音下潛不夠的特點(diǎn)，這個(gè)也是為什么大型多媒體音箱上依舊比較少采用DSP放大的主要原因，在小音箱上很適合，但是放大之后，到大音箱上就顯得不夠了。 四：寫在最后。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)被人們所認(rèn)同并且采用，新的產(chǎn)品和新的特色技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，讓我感到無比的興奮；人類的大腦簡直是太偉大了。文章寫道這里差不多就完了，能力所限，文章的水平很不怎么樣；雖然文章的主體是自己寫得，但是很多資料都是摘自互聯(lián)網(wǎng)，算是一種完善和修飾吧。雖然現(xiàn)在處于計(jì)算機(jī)性能過剩的時(shí)代，但是有很多問題依舊等待解決，比如高性能PC機(jī)的功耗和發(fā)熱量依舊偏高，芯片晶元的成品率依舊有待提高等。尤其是我國在芯片行業(yè)依舊未能掌握核心技術(shù)，在我看來長期以來外國引進(jìn)是一種很危險(xiǎn)現(xiàn)象，我們要掌握核心科技，所以我們這一代一定要發(fā)憤圖強(qiáng)，為中華崛起而讀書，為中華崛起而奮斗！