数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)是一种用于数字信号处理的专用微处理器,在通信、自动化、雷达、航空航天等领域具有重要应用价值.本文系统阐述了DSP体系结构的发展过程和现状,介绍了主要生产厂商的DSP产品及其性能;总结了DSP芯片的主要结构特点;分析了现有DSP体系结构设计中提升数据级和指令级并行性的主要技术,包括哈佛结构、硬件乘法器、SIMD、VLIW和超标量等.结合新时代DSP应用需求,本文提出了DSP体系结构研究的三个发展方向:(1)通过增加数据和指令并行性,向超高性能DSP发展,提升矢量、标量并行能力,支持张量计算,集成面向神经网络算子的专用控制通路和功能单元,提升AI计算处理能力;(2)从指令系统入手,将变长指令集与超标量技术结合,在实现指令并行的同时,结合可适应神经网络算法扩展的计算流控制指令,提升AI算法映射能力,同时降低代码密度,减小存储压力和取指带宽,降低成本,提升边缘智能实时处理应用能力;(3)兼容面向稀疏神经网络的压缩和并发访问的分布式存储结构,提升边缘智能片上部署能力和网络层多通道并行计算能力.
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