Procesadores digitales de señales

Procesadores digitales de señales
Un procesador digital de señales es un microprocesador especializado y diseñado específicamente para procesar señales digitales en tiempo real. Este provee secuencias de instrucciones ultra-rápidas, como ser:
· MAC (multiply-accumulate operations)
· DEEP PIPELINING
· La habilidad de actuar como un dispositivo de DMA (acceso directo a memoria).
· SATURACIONARITMETICA
· ARQUITECTURA DE HARVARD, memoria de programas y memoria de datos separadas.
· La mayoría de los DSP son de punto fijo, porque en el mundo real del procesamiento digital, mucha precisión no es un requisito, sin embargo DSP de puntos flotantes son comunes en los campos científicos y de otras aplicaciones dónde la precisión es un requisito.
En su núcleo, un DSP es altamente numérico yrepetitivo. A la vez que cada dato llega, éste debe ser multiplicado, sumado y además de eso transformado de acuerdo a fórmulas complejas. Lo que permite realizar todo ello es la velocidad del dispositivo. Los sistemas basados en DSP's deben trabajar en tiempo real, capturando y procesando información a la vez que ocurre. Los conversores análogo – digital deben adquirir la información losuficientemente seguido como para captar todas las fluctuaciones relevantes de las señales. Si el ADC es muy lento se perderá información. El DSP también debe trabajar rápido para no perder información que le llega desde el ADC y además cumplir con el adecuado procesamiento de las señales. Por ejemplo, un sistema stereo maneja sonidos de hasta 20 KHz, por lo tanto el DSP deberá ser capaz de procesaralrededor del centenar de millones de operaciones por segundo. Otras señales, tales como transmisiones por satélite son del orden de los Gigahertz por lo que requieren un procesamiento de mayor velocidad.
Un DSP para cada Aplicación
Una forma de clasificar los DSP's y aplicaciones es a través de su rango dinámico. El rango dinámico es un conjunto de números, desde pequeños a grandes, que deben serprocesados en el curso de una aplicación. Por ejemplo, para representar una forma de onda entera de una señal particular es necesario un cierto rango de números para manejar sus valores mayores y menores. El DSP debe ser capaz de manejar los números generados tanto en la transformación análoga – digital como durante los cálculos (multiplicaciones, sumas, divisiones) con dicha señal. Si no es capaz demanejar todo el rango de números ocurrirá "overflow" o "underflow", lo cual producirá errores en los cálculos.
La capacidad del procesador es una función de su ancho de datos (el número de bits manipulados) y el tipo de aritmética que posee (punto fijo o flotante). Un procesador de 32 bits tiene un ancho de datos mayor que uno de 24 bits, el cual a su vez tiene un rango mayor que uno de 16 bits.DSP's de punto flotante tienen rangos mayores que uno de punto fijo. Cada tipo de procesador es ideal para un rango particular de aplicaciones. DSP's de 16 bits son ideales para sistemas de voz tales como teléfonos ya que ellos trabajan con un estrecho rango de frecuencias de audio. Stereos de alta fidelidad requieren ADCs de 16 bits y un procesador de 24 bits de punto fijo. Los 16 bits delconversor permiten capturar todo el rango de la señal de audio y los 24 bits del procesador permiten operar cómodamente los grandes valores resultantes de la operación con los datos. Procesamiento de imágenes, gráficos 3–D y simulaciones científicas necesitan un rango dinámico mucho mayor y por lo tanto requieren procesadores de punto flotante de 32 bits y ADC's de 24 bits.
Características básicas deun DSP
Una de las más importantes características de un DSP es su capacidad de realizar operaciones de multiplicación y acumulación (MACs)en sólo un ciclo de reloj. No obstante ello, es necesario que el dispositivo posea la característica de manejar aplicaciones críticas en tiempo real. Esto requiere de una arquitectura que soporte un flujo de datos a alta velocidad hacia y desde la unidad de...