Aportación 3

 Arquitectura y funciones básicas del DSP

Los DSP o procesadores digitales de señal son microprocesadores específicamente diseñados para el procesado digital de señal. Algunas de sus características más básicas como el formato aritmético, la velocidad, la organización de la memoria o la arquitectura interna hacen que sean o no adecuados para una aplicación en particular, así como otras que no hay que olvidar, como puedan ser el coste o la disponibilidad de una extensa gama de herramientas de desarrollo.

U n sistema de procesado digital de señal puede definirse como cualquier sistema electrónico que realice procesado digital de señal, entendiéndose por él la aplicación de operaciones matemáticas a señales representadas de forma digital. Las señales son representadas de forma digital mediante secuencias de muestras. A menudo, estas muestras se obtienen de señales físicas (por ejemplo, señales de audio) utilizando transductores (un micrófono en este caso) y convertidores analógico-digitales. Después del procesado matemático, las señales digitales pueden volver a convertirse en señales físicas mediante convertidores digital-analógicos

¿QUÉ ES UN DSP? 

Estrictamente hablando, el término DSP se aplica a cualquier chip que trabaje con señales representadas de forma digital. En la práctica, el término se refiere a microprocesadores específicamente diseñados para realizar procesado digital de señal. Los DSP utilizan arquitecturas especiales para acelerar los cálculos matemáticos intensos implicados en la mayoría de sistemas de procesado de señal en tiempo real. Por ejemplo, las arquitecturas de los DSP incluyen circuitería para ejecutar de forma rápida operaciones de multiplicar y acumular, conocidas como MAC. A menudo poseen arquitecturas de memoria que permiten un acceso múltiple para permitir de forma simultánea cargar varios operandos, por ejemplo, una muestra de la señal de entrada y el coeficiente de un filtro simultáneamente en paralelo con la carga de la instrucción

APLICACIONES

Los DSP se utilizan en muy diversas aplicaciones, desde sistemas radar hasta la electrónica de consumo. Naturalmente, ningún procesador satisface todas las necesidades de todas o la mayoría de aplicaciones. Por lo tanto, la primera tarea para el diseñador al elegir un DSP es ponderar la importancia relativa de las prestaciones, coste, integración, facilidad de desarrollo, consumo y otros factores para las necesidades de la aplicación en particular. Las grandes aplicaciones, en términos de dinero que mueven sus productos, se realizan para los sistemas pequeños, baratos y con un gran volumen de producción como los de telefonía celular, disqueteras y modems, en donde el coste y la integración son de la mayor importancia. En sistemas portátiles, alimentados por baterías, el consumo es crítico. Sin embargo, la facilidad de desarrollo es generalmente en estas aplicaciones menos importante para el diseñador. A pesar de que estas aplicaciones casi siempre implican el desarrollo de hardware y software a medida, el enorme volumen de producción justifica el esfuerzo extra de desarrollo. 

Una segunda clase de aplicaciones englobaría a aquellas que procesan un gran volumen de datos mediante algoritmos complejos. Ejemplos incluyen la exploración sonar y sísmica, donde el volumen de producción es bajo, los algoritmos más exigentes y el diseño del producto más largo y complejo. En consecuencia, el diseñador busca un DSP que tenga máximas prestaciones, buena facilidad de uso y soporte para configuraciones multiprocesador. En algunos casos, más que diseñar el propio hardware y software, el sistema se construye a partir de placas de desarrollo de catálogo y el software a partir de librerías de funciones ya existentes.

CARACTERÍSTICAS DE LOS DSP 

La elección de un DSP que posea unas ciertas características estará muy condicionada a la aplicación que se quiera destinar. En este apartado se presenta un conjunto de aspectos característicos de los DSP sin que se pretenda con ello hacer una lista exhaustiva. Dichos aspectos deberán tenerse en cuenta a la hora de su elección para una aplicación en particular.

CONCLUSIONES 

Los DSP poseen arquitecturas especialmente diseñadas para acelerar los cálculos matemáticos intensos utilizados en la mayoría de sistemas de procesado de señal en tiempo real. Se ha visto que el DSP está muy estrechamente ligado al tipo de aplicación. La tendencia es que vayan apareciendo DSP con arquitecturas que estén cada vez más adaptadas a las particularidades de las diferentes aplicaciones. En este sentido, aunque a nivel de prestaciones varios DSP puedan reunir los requisitos necesarios exigidos por una aplicación, otras consideraciones como el coste o el consumo pueden ayudar a disminuir el número de posibles candidatos. Por otro lado, la reciente aparición de compiladores realmente eficaces en extraer el paralelismo de un programa ha propiciado la recuperación de las arquitecturas VLIW y con ello la obtención de DSP de elevadas prestaciones. La arquitectura VLIW posee una gran ventaja frente a los procesadores superescalares, y es que la extracción del paralelismo se realiza por el compilador y ello permite dedicar más tiempo para obtener la mejor optimización. En consecuencia, el procesador resulta ser mucho más simple y con un número mucho menor de transistores, lo que permite trabajar con velocidades de reloj más elevadas y con un menor consumo.

Referencia

Salazar, J. (s. f.). Procesadores digitales de señal (DSP) Arquitecturas y criterios de selección. DPTO. INGENIERÍA ELECTRÓNICA. CENTRO DE SISTEMAS Y SENSORES ELECTRÓNICOS, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA., ESPAÑA.