數字信號處理（DSP）IC在20世紀70年代早期的μP演化中已經達到了相同的點，當時8008已證明了8位通用μP的前景，但是8080尚未出現。德州儀器（TI）最近推出的DSP芯片標志著DSP器件通用化的開始。

TI TMS320加入了三個更成熟的DSP芯片系列，由英特爾2920，美國微系統S2811和NEC 7720以及貝爾實驗室，羅克韋爾國際，IBM和其他工廠開發的多個專用DSP單元組成。所有這些舊設備都在尋找它們的利基，而新芯片將不會過時。它們的專用架構使其無法用于許多重要的DSP應用，例如橫向濾波器。

相反，情況更多的是320是第一個可能真正廣泛使用的DSP設備。原因？ 320不僅僅是一個只能執行DSP瑣事的專用設備;相反，它是一個通用的單芯片μC，它包含一個非常快速和強大的ALU和乘法器。它看起來像一個令人難以置信的“加強型”TMS1000：它具有2個控制器的單芯片“哈佛”架構和雙極陣列處理器的數字運算。

這種經過驗證的熟悉的1芯片μC架構與快速，強大的數字運算能力相結合，可能正是將大量OEM產品設計人員引入DSP技術所需要的。反過來，這種發展可能會激發降低320價格所需的大量使用。因此，320可能是第一款實現低10美元價格的VLSI設備，使設計人員能夠進入激動人心的新應用，在這些應用中DSP技術可以產生個性化語音識別等理想的終端產品功能。

根據TI的說法，320可以用于語音處理，圖像處理，頻譜分析，相關，數字濾波和高速調制解調器等應用。它也可以成為經濟但優越的機器人的基礎。

在最后一個應用程序中，設備高速執行DSP算法的能力可以在高性能機器人中重要的幾個任務之間共享：用于接受口頭命令的語音識別，用雷達或聲納檢測物體的信號分析和機器人執行器驅動的數字伺服回路計算。一個320具有速度和可擴展內存來執行所有這些任務，其中許多同時執行。該器件也是第一款具有中斷功能的面向DSP的芯片。它可以使用其通用μP功能在后臺模式下執行各種管理任務，然后在中斷時可以處理前臺中的時間關鍵DSP任務。

因此，320應該允許設計師幫助解決設計家庭輔助家用機器人的科幻問題。你還可以設想一個320左右的玩具娃娃，它可以口頭相互作用并產生各種逼真的話語和動作。只有具有320功能的1芯片μC才能使這些產品在經濟上可行。

320只是新一代的第一個。例如，美國國家半導體公司和通用儀器公司都表示，他們正致力于在1983年或1984年推出下一代DSP設備.National稱其DSP設備正在等待1-μm處理的改進; GI計劃使用其硅柵CMOS工藝實現不到100納秒的周期時間。

目前，320是唯一可用的新一代產品。它與滿足通用DSP使用的基本要求有多接近？

去年， EDN 發布了11個理想的DSP芯片功能列表，由顧問Richard Blasco（設計團隊成員）組裝對于第一個DSP芯片，AMI 2811）。 320包含了大部分功能（參見“TMS320評級”框）。關于通用用途特別感興趣的是它的可寫控制存儲，嵌套子程序，擴展ALU和自仿真。

實際上，320所沒有的唯一功能是TI聲稱的功能仍然超出了VLSI技術（硬件浮點功能）的狀態，或者那些會使器件對DSP過于狹窄的功能。 （后一種類型的一個例子是硬件，它允許320像2811一樣緊密有效地執行橫向濾波器抽頭。）

請注意，大多數這些理想的功能都是您期望在任何最先進的16/32位μP中找到的功能。那么，320如何能夠像普通的μC一樣，在實時DSP使用中必不可少的數字運算速度快幾個數量級呢？

答案在于芯片面積用于器件的大型32位ALU（包括0到16位移位器）和乘法器，它在一個200中執行16×16 = 32位有符號乘法nsec周期（參見方框“DSP芯片是什么？”）。

320應該被廣泛使用的一個原因是程序員 - 甚至絕大多數對DSP的復雜理論世界一無所知 - 都可以立即開始使用它。例如，使用Intel 8048（可能是世界上使用最廣泛的1芯片μC）的大型程序員應該會發現320非常熟悉，就像8048的16位版本一樣。只有大約6個320的57條指令與DSP的使用有關，任何正在進行DSP工作的程序員很快就會了解它們的價值。

對于所有DSP算法至關重要的緊密，實時，產品總和操作，兩條指令至關重要。第一個是LDT完成大部分工作，在一個200納秒周期內執行三個操作：它預加載乘法器的T寄存器，累加前一個操作中產生的總和，并將讀取的數據移到下一個RAM位置。最后一個操作植入Z - 1 移位，這在數值實現微分方程時總是需要（即，在進行DSP計算時）。然后，MPY指令將剛裝入T寄存器的操作數乘以數據RAM中尋址的第二個操作數。

第二個關鍵的320指令是SOVM-Set溢出模式。此命令導致ALU中的任何溢出產生飽和數據值，而不是翻轉符號位并導致最壞情況 - 突然將數據更改為相反極性。

為了配合SOVM，320提供了BV（溢出分支），程序員可以使用它來糾正溢出。 TI表示通常程序員會依賴320的溢出鎖存來捕獲并保持溢出的發生;在完成計算之后，程序員將使用BV來檢查是否發生了溢出。如果是這樣，程序員可能會選擇縮小數據（可能在移位器中）并重做計算。

由于其200納秒的快速周期，320通常表現出比舊的DSP芯片更好的基準 - 但并非總是如此。例如，NEC 7720在0.25微秒內執行橫向濾波器抽頭，而AMI 2811在0.3微秒內執行一個橫向濾波器抽頭。另一方面，320需要0.4微秒。原因？ 7720和2811具有更寬的指令字（分別為23和17位），這允許它們在一個周期內同時尋址兩個操作數以進行乘法運算。 320使用較短的16位指令字（以容納標準外部存儲器），只能尋址其中一個操作數，因此需要一個額外的周期來將乘法器的T寄存器與另一個操作數預加載。

然而，320的基準測試等級或優于二階雙二階濾波器上的NEC和AMI部分。它真正閃耀的地方是FFT，特別是如果你使用強力直線代碼而不是軟件循環。 320可在272微秒內執行32點復數FFT，而7720則為700微秒，2811為400微秒。

320的大型可擴展程序存儲器顯然有助于此類應用。它可以使用這個更大的片上數據RAM在芯片上執行更大的FFT（對于7720，64點復數與32點復數相比）。通過從片外表（在程序存儲空間中）中引入FFT數據塊，它還可以執行更大的FFT - 例如，在62毫秒內進行1024點計算。 （注意2811s可以并行進行多達512個點的FFT而不會降低速度。）

TI還警告不要僅僅在DSP代碼段方面將320與其他DSP芯片進行比較。該公司稱，一個適當的基準將包括DSP和非DSP程序段的混合。 TI聲稱，由于其類似μP的架構，320將在這種混合物上表現更好。

320應該要求比舊款DSP芯片小得多的前期投資。其自我仿真功能將使TI能夠以約500美元的價格提供單板評估模塊。該電路板預計將包含32010版本的320，其片上程序ROM中包含一個小型調試監視器，以及TI 9995 16/8位μP。具有A/D和D/A功能的第二塊電路板價格也在500美元左右，正計劃允許DSP用戶連接模擬信號。

320應用程序將從評估板上的RAM運行，320處于外部存儲器模式。 9995將監視320的斷點地址線，當它們出現時，它將在320的中斷引腳上放置一個特殊的10V自仿真中斷信號。結果，320將從片上調試監視器開始執行，轉出所有內部RAM和其他寄存器，以便為用戶提供調試信息。

TI正在為PASCAL中的320編寫交叉匯編程序（和其他軟件工具），以便在99000μPs和VAX小型機上運行。所有這些硬件和軟件支持應該在今年晚些時候或明年初提供。

作為第一代產品，320展示了DSP設備的未來發展預期，主要是更多的內存和更高的速度。經驗豐富的DSP用戶正在要求這兩項改進。

記憶和速度齊頭并進;當你有更多的內存時，你可以在每個采樣時間內完成更復雜的DSP算法 - 這個過程需要更高的速度。相反，如果你有更快的速度。相反，如果速度更快，則需要更多內存才能充分利用它。

隨著VLSI制造進度的允許，320已經規劃好了可以擴展的架構。目前的12位程序計數器將初始程序存儲空間限制為4k，但正如指令集所示，控制分支位字段將允許擴展到24位或16M字。在320的情況下，這種擴展功能對于處理語音識別和生成所需的大表將非常方便。

320的當前片上數據RAM僅存儲144個字 - 一個整頁加上另一個16個字。但是，片上數據地址指針是16位寬，因此最終可以處理多達64k字的片上數據。

如果您認為目前可用的320芯片采用3-μm設計規則制造，并且TI和其他公司預計在20世紀80年代將超過1-μm規則，您可以預測它將持續多長時間在VLSI進展之前允許完全實現320架構。 （請記住，內存容量會隨著設計規則維度的平方而增加。）預計處理器的改進也會提高320（和經濟性）。具體而言，TI預計很快將實現芯片縮小，速度將提高25％ - 150納秒周期。

NMOS DSP芯片 - 無論是320還是舊設備 - 已經達到了可以直接與雙極性位片和LSI系統競爭速度的程度。例如，320將能夠使用TRW和Monolithic Memories乘法器和算術單元匹配AMD 2900和29500設備和板。

此外，當FFT足夠小時，320的FFT基準與雙極器件的基準測試基本相同，因此320可以完全在片內RAM中執行。目前，這意味著320對于64點復數FFT具有競爭力。由于VLSI的進步允許320采用更大的片上數據RAM，因此它將能夠處理更大的FFT，并且與雙極器件相比，可能為大多數用戶提供顯著的經濟效益。

此外，由于320既可作為主機處理器，也可作為陣列處理器，其系統級速度和經濟性可能遠高于任何雙極板級方法。只有奇異的板級系統高性能器件，如羅克韋爾國防電子公司（加利福尼亞州阿納海姆）CMOS/SOS 70納秒16×16乘法器和（更重要的）1納秒GaAs器件仍將領先于NMOS DSP芯片

推斷320所示的趨勢，似乎可以安全地推測，在1990年之前，還應該有一種趨勢，即在新的16/32位μP中加入適合執行實時DSP任務的數字運算能力。這些DSP增強功能可能首先以協處理器的形式出現，例如現在出現在浮點運算中的協處理器。