Informatica

Procesadores Digitales de Señal (DSP)

I. Introducción

Un procesador digital de señales o DSP (sigla en inglés de digital signal processor) es un sistema basado en un procesador o microprocesador que posee un juego de instrucciones, un hardware y un software optimizados para aplicaciones que requieran operaciones numéricas a muy alta velocidad. Debido a esto es especialmente útil para el procesado y representación de señales analógicas en tiempo real: en un sistema que trabaje de esta forma (tiempo real) se reciben muestras (samples en inglés), normalmente provenientes de un conversor analógico/digital (ADC). Se ha dicho que puede trabajar con señales analógicas, pero es un sistema digital, por lo tanto necesitará un conversor analógico/digital a su entrada y digital/analógico en la salida. Como todo sistema basado en procesador programable necesita una memoria donde almacenar los datos con los que trabajará y el programa que ejecuta.

Si se tiene en cuenta que un DSP puede trabajar con varios datos en paralelo y un diseño e instrucciones específicas para el procesado digital, se puede dar una idea de su enorme potencia para este tipo de aplicaciones. Estas características constituyen la principal diferencia de un DSP y otros tipos de procesadores.

II. Contenido

a. 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 roducción 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.

b. Velocidad:

La medida clave para saber si un DSP es o no apropiado para una aplicación es su velocidad de ejecución. Existen varias formas para medir la velocidad de un procesador, aunque quizás el parámetro más usual es el tiempo de ciclo de instrucción: tiempo necesario para ejecutar la instrucción más rápida del procesador. Su inverso dividido por un millón da lugar a la velocidad del procesador en millones de instrucciones por segundo o MIPS. En la actualidad todos los DSP ejecutan una instrucción por ciclo de instrucción. Un problema que se presenta cuando se compararan los tiempos de ejecución de instrucciones de varios procesadores es que la cantidad de trabajo realizado por una instrucción varía significativamente de un procesador a otro. Por ejemplo, algunos DSP disponen de desplazadores combinatorios (“barrel shifters”) que permiten hacer desplazamientos de múltiples bits en los datos con sólo una instrucción, mientras que otros DSP requieren que el dato sea desplazado con repetidas instrucciones de desplazamiento de un solo bit. De forma similar, algunos DSP permiten el movimiento de datos en paralelo (carga simultánea de datos mientras se ejecuta una instrucción) que no están relacionados con la instrucción que la ALU está ejecutando, pero otros DSP sólo soportan movimientos en paralelo que estén relacionados con los operandos de la instrucción

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