數(shù)字信號處理器 （DSP） 對于實時處理真實世界的數(shù)字化數(shù)據(jù)至關(guān)重要，可執(zhí)行從基本消費電子產(chǎn)品到復(fù)雜工業(yè)儀器儀表等廣泛應(yīng)用所需的高速數(shù)值計算。DSP 可通過軟件進(jìn)行編程以實現(xiàn)最大的靈活性，并由易于使用的低成本開發(fā)工具提供支持，使設(shè)計人員能夠為其產(chǎn)品構(gòu)建創(chuàng)新功能和差異化價值，并快速、經(jīng)濟(jì)高效地將這些產(chǎn)品推向市場。

系統(tǒng)開發(fā)人員在為其應(yīng)用選擇數(shù)字信號處理器時會權(quán)衡許多因素。需要考慮的關(guān)鍵因素包括應(yīng)用程序所需的計算能力、處理器和系統(tǒng)成本、性能屬性以及易于開發(fā)。通過平衡這些因素，設(shè)計人員可以確定最適合應(yīng)用的DSP。

定點與浮點

數(shù)字信號處理可分為兩類 - 定點和浮點。這些名稱是指用于存儲和操作數(shù)據(jù)的數(shù)字表示形式的格式。定點 DSP 設(shè)計用于通過至少 16 位來表示和操作整數(shù)（正整數(shù)和負(fù)整數(shù)），產(chǎn)生多達(dá) 65，536 種可能的位模式 （216).浮點 DSP 以類似于科學(xué)記數(shù)法的方式通過至少 32 位表示和操作有理數(shù)，其中數(shù)字用尾數(shù)和指數(shù)表示（例如，A x 2B，其中“A”是尾數(shù)，“B”是指數(shù)），產(chǎn)生多達(dá) 4，294，967，296 個可能的位模式（232).

術(shù)語“不動點”是指表示數(shù)字的相應(yīng)方式，在小數(shù)點之后，有時在小數(shù)點之前有固定數(shù)量的數(shù)字。使用浮點表示，小數(shù)點的位置可以相對于數(shù)字的有效數(shù)字“浮點”。例如，具有統(tǒng)一小數(shù)點放置約定的定點表示可以表示數(shù)字 123.45、1234.56、12345.67 等，而浮點表示還可以表示 1.234567、123456.7、0.00001234567、1234567000000000等。因此，浮點可以支持比定點更廣泛的值范圍，能夠表示非常小的數(shù)字和非常大的數(shù)字。

使用定點表示法時，相鄰數(shù)字之間的間隙始終等于 1 的值，而在浮點表示法中，相鄰數(shù)字之間的間隙間距不均勻——任何兩個數(shù)字之間的間隙大約比數(shù)字值小一千萬倍（ANSI/IEEE Std. 754 標(biāo)準(zhǔn)格式），大數(shù)字之間的間隙很大，小數(shù)字之間的間隙很小。

動態(tài)范圍和精度

浮點計算中固有的冪確保了更大的動態(tài)范圍 - 可以表示的最大和最小數(shù)字 - 這在處理非常大的數(shù)據(jù)集或范圍可能無法預(yù)測的數(shù)據(jù)集時尤其重要。因此，浮點處理器非常適合計算密集型應(yīng)用。

在精度（數(shù)字之間的差距大小）的上下文中考慮定點和浮點格式也很重要。每次DSP通過數(shù)學(xué)計算生成新數(shù)字時，該數(shù)字必須四舍五入到可以通過使用的格式存儲的最接近的值。在信號處理過程中對數(shù)字進(jìn)行舍入和/或截斷自然會產(chǎn)生量化誤差或“噪聲”，即實際模擬值與量化數(shù)字值之間的偏差。由于與浮點處理相比，定點處理的相鄰數(shù)字之間的間隙可能要大得多，因此舍入誤差可能更加明顯。因此，浮點處理比定點處理產(chǎn)生更高的精度，當(dāng)計算精度是關(guān)鍵要求時，將浮點處理器區(qū)分為理想的DSP。

關(guān)鍵考慮因素 – 成本、易于開發(fā)和性能

動態(tài)范圍和精度考慮因素通常定義了設(shè)計人員用來確定定點或浮點處理器是否非常適合應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn) - 計算需求高，浮點更受歡迎。但是，在兩種格式之間進(jìn)行選擇時，還有許多其他重要的相互關(guān)聯(lián)的因素需要考慮。

處理器成本：設(shè)計人員降低產(chǎn)品物料清單 （BOM） 成本的能力直接影響有競爭力的定價、市場滲透率和盈利能力。定點DSP比浮點DSP用于更多的大批量應(yīng)用，因此由于制造規(guī)模大，定點DSP通常比浮點DSP便宜。片上系統(tǒng) （SOC） 變量（包括板載存儲器、集成專用外設(shè)和連接選項）也會影響定點處理器和浮點處理器的成本和功能。

易于開發(fā)：設(shè)計師開發(fā)產(chǎn)品越容易，產(chǎn)品就越有可能在競爭之前推向市場。開發(fā)浮點DSP算法通常更容易，因為定點算法需要更多的操作來補(bǔ)償量化噪聲。因此，設(shè)計人員在實現(xiàn)復(fù)雜算法時通常會選擇浮點DSP。同樣，SOC變量可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)工具和第三方支持軟件的生態(tài)系統(tǒng)也可以。

性能：DSP 在應(yīng)用程序中執(zhí)行操作的速度是一個關(guān)鍵考慮因素。設(shè)計人員應(yīng)實現(xiàn)DSP格式，以最高效率處理算法。雖然可以為浮點處理器編程定點代碼，反之亦然，但可能會出現(xiàn)明顯的性能限制。性能效率也會影響電源效率。例如，在實現(xiàn)浮點處理器以執(zhí)行定點任務(wù)的情況下，功耗可能大于實現(xiàn)定點處理器時的功耗，這可能會影響電源和冷卻要求以及相關(guān)的 BOM 成本。

總之，浮點 DSP 針對專門的計算密集型應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，而定點 DSP 針對大批量通用應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。由于算法實現(xiàn)的相對難度，定點的開發(fā)成本可能更高，但最終產(chǎn)品的成本通常會降低。由于處理器成本和較低的制造量，利用浮點DSP的應(yīng)用的產(chǎn)品成本可能更高，但設(shè)計人員將實現(xiàn)易于開發(fā)的優(yōu)勢和更高的整體系統(tǒng)精度。最終，與目標(biāo)應(yīng)用程序相關(guān)的數(shù)據(jù)集要求將決定對定點或浮點處理的需求。

審核編輯：郭婷