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DSP 4 You
Richard F. Lyon, Foveon 首席科学家

无论你认为 DSP 指的是数字信号处理还是数字信号处理器,DSP 都是一个影响你生活的话题,即使不是你作为软件工程师的工作。自从 1979 年第一波用户可编程 DSP 芯片——Intel 2920、NEC µPD7720 和贝尔实验室 (AT&T) DSP-1——的设计问世以来,2004 年是值得庆祝 25 周年的年份,本月 中收录的文章集锦恰如其分地对此进行了庆祝。

传统模拟媒体向数字媒体的转换开始缓慢,Alec H. Reeves 于 1937 年发明了 PCM(脉冲编码调制)。1948 年,贝尔实验室的 Barney Oliver、John Pierce 和 Claude Shannon 发表了论文《PCM 的哲学》,这篇论文是在他们将 PCM 用于丘吉尔和罗斯福之间秘密战时通信之后发表的,它提出了关于数字技术将如何以及为何接管模拟世界的惊人且具有远见的观点。正如他们所说,剩下的就是历史了……

在我自己的信号处理生涯中,我很高兴多次在模拟处理和数字处理之间,以及硬件和软件之间来回切换。当我从事数字领域时,我引用了圣经中的告诫:“你们的话,是就说是;不是就说不是;若再多说,就是出于那恶者。” 当我从事模拟领域时,我奉行 Launegayer 的格言:“世界是一个模拟舞台,数字电路只扮演配角。” 不可阻挡地,DSP 的成功持续创造了对数字和模拟电路日益增长的需求,用于与真实世界交互的设备。

本期中的大多数文章都首先提醒您,越来越多的计算是关于以数字方式交付和处理媒体信号,因此我不会在此赘述这一点。让我们切入正题:DSP 算法、架构和编程在重要方面与您作为软件工程师可能接受过的其他培训有所不同。本期文章的作者帮助您理解这些差异、它们的含义以及一些处理方法。

Pat Hays 在“DSP:回到未来”中回顾了数字信号处理器的历史,强调了应用和技术约束如何共同创造了一种独特的处理器类型,以及这些约束和架构是如何演变的。作为几款重要 DSP 的架构师,Hays 非常适合提供这份综述。

Ray Simar 和 Gene Frantz 提供了 DSP 硬件方法和算法特性的良好概述,不仅解释了可编程 DSP,还解释了更专用的 ASIC(专用集成电路)、ASSP(专用标准部件)和 FPGA(现场可编程门阵列)方法。他们的文章探讨了架构属性(如功耗和成本)与不同类型 DSP 算法之间的关系。

Homayoun Shahri 讨论了将 DSP 算法映射到 DSP 架构。他讨论了选择“正确”算法、硬件/软件分区、验证以及在固定和可配置 DSP 中映射算法的方法,强调通过源代码转换进行优化。

William J. Dally 及其同事关于流处理器的文章介绍了一种新颖的架构,该架构在保持 DSP 任务可编程性的同时,接近 ASIC 信号处理器的效率。这是我在很长一段时间内见过的最令人兴奋的新型 DSP 架构。

Boris Murmann 和 Bernhard Boser 关于数字辅助模拟 IC 的文章解释了如何将密集的 DSP 应用于系统的原始部分,例如模数转换器的内部,从而相对于更传统的设计节省功耗和成本。

最后,Stan Kelly-Bootle 的 Curmudgeon 专栏“该死的数字”似乎特别适合本期主题。

RICHARD F. LYON 是 Foveon 的首席科学家兼研究副总裁。他的工作涉及将来自 Foveon X3 彩色图像传感器的信号处理成令人惊叹的数码照片。他在 VLSI(超大规模集成)信号处理、语音和笔迹识别、听觉模型以及光学鼠标领域享有盛誉,这归功于他在 AT&T、Xerox、Schlumberger 和 Apple 研究实验室数十年的工作。Lyon 是 IEEE 会士和 配偶会员,拥有超过 35 项已发布的美国专利。

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最初发表于 Queue vol. 2, no. 1
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