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数字滤波器信号处理

发布时间:2008/11/18 0:00:00 访问次数:451

  从某种层面上说,dsp是由技术驱动的。dsp技术的一个里程碑是20世纪70年代早期随dsp微处理器或dsp ftp1概念的提出而确立的。20世纪70年代晚期,第一代商用l)sp up(intel2920)开始出现。从那以后,dsp便成为科学、数学和工艺的有价值的独特融合体。尽管过去的30年里,这个领域内的理论和算法都有重要的进步(例如,cooleyˉtukey fft,1975),但真正推动dsp的是工艺的进步。如今,dsp技术革命的主要受益者是通信(例如,移动电话)以及其后的消费类电子和计算机。将不同的通信技术合理组织起来(例如,数字下变频器),则促使了高性能的便携式无线和网络系统的诞生。dsp同时促进了软件无线电(sdr)的发展,使得一些新型服务成为可能,比如卫星广播(例如,xm无线广播和sirius无线广播〉及众多全新的地面技术(高清晰度广播或hd广播)。dsp在消费电子中的作用视情况而定。对于音频播放器中的mp3、数码相机中的jpeg以及dvd播放器中的mpeg这类应用,dsp的作用是无可替代的。dsp同时也是计算机中的一项关键技术,它在磁盘控制器、多媒体、影像及视频处理中发挥着重要作用。还有一些领域也大量使用dsp,例如生物医学,运输及防御。dsp技术的未来显然与半导体技术的革新以及人们的聪明才智密切相关。intel的创始人之一gordon e.moore提出了一种预测半导体技术未来发展的方法,即moore’s定律,它可以表示为:

  式中,(nt/a)(t1)表示某一时间点上单位面积内的晶体管数量。这个经验公式预测每18个月晶体管密度将翻一番。几十年来,moore’s定律均与现实情况吻合,它与半导体光刻技术的发展保持同步,也正是光刻技术的改进使得晶体管尺寸可以更小,这同时寻致:

  ①每个晶体管功耗下降(p~cv2f+泄漏)。

  ②成本更低、复杂度更高的芯片。

  moore’s定律可以由半导体存储器的发展来说明,可以看到:

  ①从1970算起,存储器容量增加了1 000 000倍。

  ②从1970算起,存储器带宽增加了100倍。

  ③从1970算起,存储器响应时间缩短了lo倍。

  在晶体管密度指数增长的同时,带宽和响应时间的改进相对滞后。用moore’s定律预计处理器技术的发展,可以想象更为复杂的多处理器芯片,即使用多个处理器完成单一功能(例如,图像处理),将变得很平常。但不幸的是,处理器的数据吞吐仍存在问题。从表1给出的两个通用数字设备的并列比较中可以得到更进一步的认识,其中第一个系统与intel8080微处理器同时代,而第二个则是更为现代的设各。由moore’s定律预测的未来将极为惊人。看起来在未来的数字技术中只存在两个限制:一个是人类创造天赋的丧失;另一个则是人们将接近半导体物理预测的物理极限,这时困扰我们的将是原子太大以及光速太慢。

  表1 moore’s定律的解释

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  从某种层面上说,dsp是由技术驱动的。dsp技术的一个里程碑是20世纪70年代早期随dsp微处理器或dsp ftp1概念的提出而确立的。20世纪70年代晚期,第一代商用l)sp up(intel2920)开始出现。从那以后,dsp便成为科学、数学和工艺的有价值的独特融合体。尽管过去的30年里,这个领域内的理论和算法都有重要的进步(例如,cooleyˉtukey fft,1975),但真正推动dsp的是工艺的进步。如今,dsp技术革命的主要受益者是通信(例如,移动电话)以及其后的消费类电子和计算机。将不同的通信技术合理组织起来(例如,数字下变频器),则促使了高性能的便携式无线和网络系统的诞生。dsp同时促进了软件无线电(sdr)的发展,使得一些新型服务成为可能,比如卫星广播(例如,xm无线广播和sirius无线广播〉及众多全新的地面技术(高清晰度广播或hd广播)。dsp在消费电子中的作用视情况而定。对于音频播放器中的mp3、数码相机中的jpeg以及dvd播放器中的mpeg这类应用,dsp的作用是无可替代的。dsp同时也是计算机中的一项关键技术,它在磁盘控制器、多媒体、影像及视频处理中发挥着重要作用。还有一些领域也大量使用dsp,例如生物医学,运输及防御。dsp技术的未来显然与半导体技术的革新以及人们的聪明才智密切相关。intel的创始人之一gordon e.moore提出了一种预测半导体技术未来发展的方法,即moore’s定律,它可以表示为:

  式中,(nt/a)(t1)表示某一时间点上单位面积内的晶体管数量。这个经验公式预测每18个月晶体管密度将翻一番。几十年来,moore’s定律均与现实情况吻合,它与半导体光刻技术的发展保持同步,也正是光刻技术的改进使得晶体管尺寸可以更小,这同时寻致:

  ①每个晶体管功耗下降(p~cv2f+泄漏)。

  ②成本更低、复杂度更高的芯片。

  moore’s定律可以由半导体存储器的发展来说明,可以看到:

  ①从1970算起,存储器容量增加了1 000 000倍。

  ②从1970算起,存储器带宽增加了100倍。

  ③从1970算起,存储器响应时间缩短了lo倍。

  在晶体管密度指数增长的同时,带宽和响应时间的改进相对滞后。用moore’s定律预计处理器技术的发展,可以想象更为复杂的多处理器芯片,即使用多个处理器完成单一功能(例如,图像处理),将变得很平常。但不幸的是,处理器的数据吞吐仍存在问题。从表1给出的两个通用数字设备的并列比较中可以得到更进一步的认识,其中第一个系统与intel8080微处理器同时代,而第二个则是更为现代的设各。由moore’s定律预测的未来将极为惊人。看起来在未来的数字技术中只存在两个限制:一个是人类创造天赋的丧失;另一个则是人们将接近半导体物理预测的物理极限,这时困扰我们的将是原子太大以及光速太慢。

  表1 moore’s定律的解释

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