DSP vs. Mikroprozessor: Was ist der Unterschied zwischen ihnen?
August 17 2023 
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Digitale Signalprozessoren (DSPs) und Mikroprozessoren sind zwei verschiedene Kategorien von Prozessoren, die zur Verarbeitung und Bedienung elektronischer Geräte verwendet werden. Sie eignen sich für verschiedene Anwendungen, da sie unterschiedliche Stärken und Nachteile haben. In diesem Blog diskutieren wir den Unterschied zwischen digitalen Signalprozessoren (DSPs) und Mikroprozessoren sowie was sie sind, die Anwendungen und Beispiele für beide und ihre Zukunft.
Was ist ein digitaler Signalprozessor?
Ein digitaler Signalprozessor, ein einzigartiger Mikroprozessortyp auf Basis von integrierten Metalloxid-Halbleiterschaltkreisen, wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter digitale Bildverarbeitung, Telekommunikation, Audiosignalverarbeitung, Spracherkennungssysteme, Sonar, Radar usw. Sie werden auch in der Unterhaltungselektronik verwendet, beispielsweise in Mobiltelefonen, HDTV-Geräten (High-Definition-Fernsehen), Festplattenlaufwerken usw.
Was ist ein Mikroprozessor?
Ein Mikroprozessor, die wichtigste Komponente eines Computersystems, ist für die Verarbeitung der jeweiligen Befehls- und Prozedurengruppe zuständig. Ein Mikroprozessor ist dafür ausgelegt, logische und rechnerische Aufgaben mithilfe gängiger Operationen wie Addition und Subtraktion, Interprozess- und Gerätekommunikation, Eingabe-/Ausgabeverwaltung usw. auszuführen. In einem Mikroprozessor sind Tausende von Transistoren auf einem integrierten Schaltkreis untergebracht, wobei die tatsächliche Anzahl von der Leistungsfähigkeit der CPU abhängt. Die Anzahl der Anweisungen, die ein Mikroprozessor in einer bestimmten Zeit verarbeiten kann, die Anzahl der pro Anweisung verwendeten Bits und die Taktfrequenz in Megahertz sind die Hauptkategorien, nach denen Mikroprozessoren gruppiert werden.
Video zum Thema DSP VS Mikroprozessor
Vergleich von DSP und Mikroprozessor
Die folgende Tabelle vergleicht die Hauptmerkmale von DSPs mit denen von Mikroprozessoren:| Merkmal | DSP | Mikroprozessor |
| Geschwindigkeit | Bei der Durchführung mathematischer Berechnungen übertreffen DSPs Mikroprozessoren bei weitem. | Obwohl Mikroprozessoren vielseitiger als DSPs sind, sind sie bei der Durchführung mathematischer Berechnungen langsamer als DSPs. |
| Genauigkeit | Bei der Ausführung mathematischer Berechnungen sind DSPs wesentlich präziser als Mikroprozessoren. | Obwohl sie bei der Ausführung mathematischer Funktionen weniger präzise sind als DSPs, sind Mikroprozessoren flexibler. |
| Flexibilität | In Bezug auf die Art der Aufgaben, die sie bewältigen können, sind DSPs anpassungsfähiger als Mikroprozessoren. | In Bezug auf die Art der Aufgaben, die sie erledigen können, sind Mikroprozessoren weniger vielseitig als DSPs, aber insgesamt vielseitiger. |
| Kosten | DSPs kosten mehr als Mikroprozessoren. | DSPs sind teurer als Mikroprozessoren. |
DSP- und Mikroprozessorarchitekturen
DSPs und Mikroprozessoren unterscheiden sich neben den in der vorherigen Tabelle angegebenen Hauptmerkmalen auch in ihrem Architekturdesign. Das Harvard-Design, das die meisten DSPs verwenden, bedeutet, dass sie unterschiedliche Speicherbusse für Anweisungen und Daten haben. DSPs können dadurch schneller auf Anweisungen und Daten zugreifen als Mikroprozessoren, die häufig mit der Von-Neumann-Architektur gebaut werden. Darüber hinaus verfügen DSPs häufig über eine Reihe von Spezialfunktionen, die entwickelt wurden, um ihre Effizienz bei Aktivitäten mit digitaler Signalverarbeitung zu verbessern. Zu diesen Funktionen gehören:- Multiply-Accumulate-Einheiten (MACs): MACs werden verwendet, um komplexe mathematische Operationen wie Multiplikation und Addition schnell und effektiv auszuführen.
- FIR-Filter (Finite Impulse Response): FIR-Filter werden verwendet, um Rauschen und andere unerwünschte Signale aus einem digitalen Datenstrom herauszufiltern.
- IIR-Filter (Infinite Impulse Response): Sie werden verwendet, um die Frequenzantwort digitaler Signale zu ändern.
Anwendungen von DSPs und Mikroprozessoren
Anwendungen von DSPs
- Es wird in der statistischen Signalverarbeitung eingesetzt.
- Systeme zur Spracherkennung verwenden es.
- Es wird in Empfängeranwendungen als Filterdesign eingesetzt.
- Es wird zur Verarbeitung und Analyse von Radar- und Sonarsignalen eingesetzt.
- DSP ist eine Komponente jedes mobilen Kommunikationsprozesses.
- Es ist eine Komponente biometrischer Geräte wie MRT, CT-Scan, EKG und EEG.
- Es wird bei der Sprach- und Videokomprimierung verwendet.
Anwendungen von Mikroprozessoren
- Es wird im militärischen Bereich eingesetzt.
- Auch bei der Steuerung von Ampeln kommt es zum Einsatz.
- In Laserdruckern wird der Mikroprozessor zum Schnelldruck und zum automatischen Kopieren von Fotos eingesetzt.
- Neben der Verwendung in digitalen Telefonapparaten, Modems und Telefonen werden Mikroprozessoren auch in Reservierungssystemen von Bahnen und Fluggesellschaften eingesetzt.
- Der Mikroprozessor misst Blutdruck und Temperatur in medizinischen Geräten.
- Er ist eine Komponente von Taschenrechnern und Spielgeräten.
- Er wird von Datenerfassungssystemen und Buchhaltungssystemen verwendet.
Beispiele für DSPs und Mikroprozessoren
Beispiele für DSPs
- Analog Devices ADSP-21489
- Texas Instruments TMS320C6748
- Freescale Semiconductor (jetzt NXP) SHARC DSP
- CEVA-XC DSP
- Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC
Beispiele für Mikroprozessoren
- Intel Core i7
- AMD Ryzen 7
- Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1
- MediaTek Dimensity 9000
- Apple M1
Die Zukunft von DSPs und Mikroprozessoren
Eine Konvergenz zwischen DSPs und Mikroprozessoren ist in Zukunft höchstwahrscheinlich. Mit fortschreitender Technologie ähneln sich DSPs und Mikroprozessoren immer mehr. Mikroprozessoren werden schneller und präziser, während DSPs vielfältiger werden. Diese Konvergenz wird wahrscheinlich zur Entstehung neuer Prozessorkategorien führen, die auf bestimmte Aufgaben zugeschnitten sind. Die Entwicklung des Field-Programmable Gate Array (FPGA) ist ein Paradebeispiel für diese Konvergenz. FPGAs sind programmierbare Halbleiter, die für die Ausführung einer Reihe verschiedener Funktionen eingerichtet werden können. Sie sind daher eine kluge Wahl für Situationen, in denen sich die Anforderungen im Laufe der Zeit ändern können. Da sie die Geschwindigkeit und Genauigkeit eines DSP mit der Flexibilität eines Mikroprozessors kombinieren, werden FPGAs immer häufiger in DSP-Anwendungen eingesetzt. Die Entwicklung neuer Befehlssatzarchitekturen (ISAs) ist ein weiteres Beispiel für die Konvergenz von DSPs und Mikroprozessoren. Die Sammlung von Befehlen, die ein Prozessor verstehen und ausführen kann, wird als ISAs bezeichnet. Für Aufgaben im Bereich der digitalen Signalverarbeitung werden derzeit neue ISAs entwickelt. Diese ISAs bieten die Geschwindigkeit und Präzision herkömmlicher DSPs zusammen mit der Flexibilität eines Mikroprozessors. Für Ingenieure und Designer ist die Konvergenz von DSPs und Mikroprozessoren eine gute Nachricht. Dadurch haben sie mehr Optionen bei der Auswahl von CPUs für ihre Anwendungen. Das Ergebnis sind bessere Designs und innovativere Produkte.Fazit
Sowohl DSPs als auch Mikroprozessoren können elektronische Geräte verarbeiten und steuern, was sie beide zu leistungsstarken Instrumenten macht. Sie eignen sich für verschiedene Anwendungen, da sie verschiedene Stärken und Nachteile haben. Mikroprozessoren werden oft in Anwendungen eingesetzt, in denen Vielseitigkeit wichtiger ist als Geschwindigkeit und Genauigkeit, während DSPs normalerweise in diesen Situationen verwendet werden. Da neue Prozessortypen für verschiedene Aufgaben entwickelt und optimiert werden, wird erwartet, dass die Zukunft von DSPs und Mikroprozessoren eine Konvergenz sein wird.Populer Posts