DSP课后习题答案

发布 2022-09-03 09:20:28 阅读 9726

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。

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**放入指令缓冲队列,指令译码器从队列中取6b程序**,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**/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。

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**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ieee1149.1标准的测试/**接口的引脚有哪几个?

答:tck引脚、tdi引脚、tdi引脚、tms、trst、emu0、emu1/off

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:beforeafter

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