Der Unterschied zwischen DSP und ARM

Was ist ein digitaler Signalprozessor (DSP)?

Was ist ein ARM-Prozessor?

Was sind die Unterschiede zwischen DSP und ARM?

• Hochgeschwindigkeitsrechner
• Hardware, die Gleitkommaberechnungen unterstützt
• Parallele Datenkanäle in vielen
• Anpassbarer Speicher

Video zu DSP VS ARM

Vorteile und Nachteile von DSP und ARM

Vorteile von DSP

• Digitale Systeme in DSP können kaskadiert werden, ohne dass es zu Ladeproblemen kommt.
• Auf diese Weise können digitale Schaltkreise schnell und kostengünstig in großen Mengen repliziert werden.
• Digitale Schaltkreise sind weniger anfällig für Bauteilwerttoleranzen.
• Da die digitalen Signale offline verarbeitet werden können, lassen sie sich bequem übertragen.
• Das Programm eines digitalen programmierbaren Systems kann aktualisiert werden, um die an der digitalen Signalverarbeitung beteiligten Vorgänge zu ändern.
• Im Vergleich zu analogen Systemen ist die Genauigkeit bei digitalen Systemen einfacher zu kontrollieren.
• Durch den Einsatz von DSP-Technologie können komplexe Signalverarbeitungsalgorithmen erstellt werden.
• Magnetische Medien wie Magnetbänder können digitale Signale problemlos speichern, ohne die Wiedergabequalität des Signals zu beeinträchtigen.

Nachteile von DSP

• Bei Verwendung von DSP müssen vor dem Analog-Digital-Umsetzer (ADC) Anti-Aliasing-Filter und nach dem Digital-Analog-Umsetzer (DAC) Rekonstruktionsfilter verwendet werden. Die Integration dieser beiden zusätzlichen Module, ADC und DAC, erhöht die Komplexität der DSP-basierten Elektronik.
• Die Hochgeschwindigkeits-Digitalsignalverarbeitung (DSP) verwendet mehr interne Hardwareressourcen, um das Signal zu verarbeiten.
• Jeder DSP verfügt über ein einzigartiges Hardwaredesign und einen einzigartigen Satz von Softwarebefehlen.
• Da die meisten DSP-Chips recht teuer sind, sollte man sie je nach Hard- und Softwareanforderungen mit Vorsicht einsetzen.
• Die Erkennung digitaler Signale ist nur in synchronisierten Kommunikationsnetzwerken möglich, in analogen Systemen nicht.

Vorteile von ARM

• Kostengünstig in der Herstellung: Der ARM-Prozessor ist besonders kostengünstig in der Herstellung, da er keine teuren Maschinen erfordert. Es wird zu wesentlich geringeren Kosten hergestellt als andere Prozessoren. Sie eignen sich daher für die Herstellung preiswerter Mobiltelefone und anderer Elektronik.
• Schnelleres Arbeiten: ARM führt nur eine Operation auf einmal aus. Dies beschleunigt den Betrieb. Es zeichnet sich durch eine schnellere Reaktionszeit und geringere Latenz aus.
• Bessere Akkulaufzeit: Die Akkulaufzeit von ARM-Prozessoren ist besser. Dies zeigt sich bei der Verwaltung sowohl ARM-basierter als auch nicht-ARM-basierter Geräte. Diejenigen, die an ARM-Prozessoren arbeiteten, investierten mehr Stunden und wurden später entlassen als diejenigen, die dies nicht taten.
• Load-Store-Architektur: Um Speicherinteraktionen zu minimieren, verwendet der Prozessor eine Load-Store-Architektur, die Daten in einer Vielzahl von Registern speichert. Um Daten vom externen Speicher in die Registerbank zu verschieben, verfügt er über unterschiedliche Lade- und Speicheranweisungen.
• Energieeffizienz: ARM-Prozessoren werden mit Blick auf Energieeffizienz hergestellt, was für Mobilgeräte mit begrenzter Akkulaufzeit entscheidend ist.

Nachteile von ARM

• Einige Prozessoren haben Geschwindigkeitsbeschränkungen, die problematisch sein könnten.
• Bei Verwendung von ARM-Prozessoren kann die Planung von Anweisungen eine Herausforderung darstellen.
• Der Programmierer muss Anweisungen korrekt ausführen. Denn ihre Ausführung bestimmt die Gesamtleistung von ARM-Prozessoren.
• Für ARM-Prozessoren werden Programmierer mit extremen Fähigkeiten benötigt. Dies liegt an der Bedeutung und Komplexität der Ausführung (die Leistung eines Prozessors ist schlechter, wenn sie nicht ordnungsgemäß ausgeführt wird).
• Eingeschränkte Leistung: ARM-Prozessoren verfügen möglicherweise nicht über die gleiche Verarbeitungskapazität wie andere Prozessortypen, was ihre Fähigkeit zur Ausführung anspruchsvollerer Programme beeinträchtigen kann.
• Kompatibilität: Die Palette der Programme, die auf ARM-basierten Geräten ausgeführt werden können, kann durch die Inkompatibilität mancher Software mit ARM-Prozessoren eingeschränkt sein.
• Eingeschränktes Multitasking: ARM-Prozessoren können Multitasking möglicherweise nicht so effektiv durchführen wie andere Prozessortypen, was ihre Fähigkeit, mehrere Anwendungen gleichzeitig auszuführen, einschränken kann.
• Eingeschränkte Programmunterstützung: Manche Software ist möglicherweise nicht für ARM-Prozessoren optimiert, was zu Kompatibilitätsproblemen und Leistungseinschränkungen führen kann.

Wofür wird DSP verwendet?

• Audio- und Videoverarbeitung: DSPs werden in Anwendungen zur Filterung, Komprimierung und Rauschunterdrückung bei der Audio- und Videoverarbeitung eingesetzt.
• Kommunikation: In Kommunikationsanwendungen werden DSPs verwendet, um Vorgänge wie Modulation, Demodulation und Fehlerkorrektur durchzuführen.
• Steuerungssysteme: DSPs werden in Anwendungen mit Steuerungssystemen eingesetzt, um Funktionen wie Rückkopplungssteuerung und Signalaufbereitung durchzuführen.
• Medizinische Bildgebung: DSPs werden in Anwendungen für die medizinische Bildgebung eingesetzt, um Funktionen wie Bildrekonstruktion und -filterung auszuführen.
• Radar und Sonar: DSPs werden in der Signalverarbeitung, Zielerkennung und den Verfolgungsfunktionen von Radar- und Sonaranwendungen eingesetzt.
• Drahtlose Netzwerke: DSPs werden verwendet, um Vorgänge wie Modulation, Demodulation und Fehlerkorrektur in drahtlosen Netzwerkanwendungen auszuführen.
• Signalfilterung: DSPs werden verwendet, um Aufgaben wie das Entfernen von Rauschen und Störungen aus Signalen in Signalfilteranwendungen zu bewältigen.
• Spracherkennung: DSPs werden in Spracherkennungsanwendungen verwendet, um Aufgaben wie das Umwandeln von Sprache in Text auszuführen.

Wofür wird ARM verwendet?

• Tablets und Smartphones: Die große Mehrheit der Tablets und Smartphones verwendet ARM-CPUs. Aufgrund ihres stromsparenden und energieeffizienten Designs sind ARM-Prozessoren für mobile Geräte vorteilhaft.
• Server: ARM-Prozessoren werden immer häufiger in Servern verwendet. Dies liegt an der zunehmenden Leistung und Fähigkeit von ARM-Prozessoren, die Anforderungen von Server-Workloads zu erfüllen.
• Netzwerkgeräte: Eine breite Palette von Netzwerkhardware, einschließlich Routern, Switches und Firewalls, verwendet ARM-Prozessoren. Dies liegt an der Tatsache, dass ARM-Prozessoren erschwinglich und leicht skalierbar sind, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden.
• Industrielle Steuerungssysteme: Systeme zur Steuerung von Produktionsanlagen, Stromnetzen und anderen industriellen Prozessen verwenden ARM-CPUs. ARM-Prozessoren sind dafür ausgelegt, zuverlässig und widerstandsfähig gegenüber rauen Umgebungen zu sein.
• IoT-Geräte: Eine breite Palette von IoT-Geräten, darunter Wearables, Smart Homes und Industriesensoren, verwenden ARM-CPUs. Aufgrund ihrer geringen Größe und des geringen Stromverbrauchs sind ARM-Prozessoren ideal für Geräte des Internet of Things (IoT).
• Automobilelektronik: In Automobilen eingesetzte Elektronik wie Infotainmentsysteme und Fahrerassistenzsysteme verwendet zunehmend ARM-CPUs. Dies liegt daran, dass sie sich leicht in Autos integrieren lassen und ARM-Prozessoren energieeffizient ausgelegt sind.

Beispiele für einen DSP

• Texas Instruments TMS320C6000-Familie: Diese DSP-Familie wird in einer breiten Palette von Anwendungen eingesetzt, darunter Kommunikation, Steuerungssysteme sowie Audio- und Videoverarbeitung.

• Analog Devices Blackfin-Familie: Diese DSP-Familie ist für ihre hervorragende Leistung und ihren geringen Stromverbrauch bekannt und wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

• Freescale PowerPC e500-Familie: Die als PowerPC e500 bekannte DSP-Familie von Freescale wird in industriellen Steuerungssystemen und anderen Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit erfordern.

• ARM Cortex-A-Familie: Diese Prozessorgruppe wird in einer Vielzahl von Produkten wie Servern, Smartphones und Tablets eingesetzt. Einige ARM Cortex-A-Prozessoren enthalten DSP-Erweiterungen, die sie für den Einsatz in Anwendungen mit digitaler Signalverarbeitung geeignet machen.

• FPGAs: Obwohl FPGAs technisch gesehen keine DSPs sind, können sie so konfiguriert werden, dass sie Aufgaben im Zusammenhang mit der digitalen Signalverarbeitung ausführen. Anwendungen, bei denen Flexibilität und Anpassbarkeit wichtig sind, verwenden häufig FPGAs.

Beispiele für einen ARM

• Cortex-A: Die Cortex-A-Familie der ARM-Prozessoren ist die am weitesten verbreitete Familie. Zahlreiche Programme, beispielsweise für Server, Smartphones und Tablets, verwenden sie. Hohe Leistung und geringer Stromverbrauch sind Markenzeichen der Cortex-A-Prozessorreihe.

• Cortex-M: Die Cortex-M-Familie ist für den Einsatz in Mikrocontroller-Anwendungen vorgesehen. Sie ist für ihren geringen Stromverbrauch und ihre Kompaktheit bekannt. Tragbare Elektronik, IoT-Geräte und kommerzielle Sensoren verwenden alle die Cortex-M-Prozessorfamilie.

• Cortex-R: Echtzeitanwendungen werden von der Cortex-R-Serie abgedeckt. Sie hat eine geringe Latenz und deterministische Leistung. Zu den Anwendungen für die Cortex-R-Serie gehören industrielle Steuerungssysteme, medizinische Geräte und Automobilelektronik.

• Cortex-A55: Der für mobile Anwendungen konzipierte Cortex-A55 ist ein leistungsstarker Prozessor mit geringem Stromverbrauch. Er verfügt über eine Reihe neuer Funktionen, darunter eine 16-Wege-Superskalar-Pipeline und eine neue Verzweigungsvorhersageeinheit, und basiert auf der ARMv8-A-Architektur.

• Cortex-X1: Der Cortex-X1 ist der bislang leistungsstärkste ARM-Prozessor. Er ist für Hochleistungsanwendungen wie Gaming und künstliche Intelligenz gedacht. Zahlreiche neue Funktionen, darunter eine 32-Wege-Superskalare-Pipeline und eine neu gestaltete Cache-Hierarchie, sind im Cortex-X1 vorhanden.

Fazit