DSP问答题.doc

第一章 绪论1、简述DSP系统的构成和工作过程。答：DSP系统的构成：一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波器、数据采集A/D转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等。DSP系统的工作过程：将输入信号x(t)经过抗混叠滤波，滤掉高于折叠频率的分量，以防止信号频谱的混叠。经过采样和A/D转换器，将滤波后的信号转换为数字信号x(n)。数字信号处理器对x(n)进行处理，得数字信号y(n)。经D/A转换器，将y(n)转换成模拟信号；经低通滤波器，滤除高频分量，得到平滑的模拟信号y(t)。2、简述DSP系统的设计步骤。答：明确设计任务，确定设计目标。算法模拟，确定性能指令。选择DSP芯片和外围芯片。设计实时的DSP芯片系统。硬件和软件调试。系统集成和测试。3、什么是流水线技术？简述流水线的6个独立阶段并介绍其功能。流水线技术指每条指令可通过片内多功能单元完成取指、译码、取操作数和执行等多个步骤，实现多条指令的并行执行，从而在不提高系统时钟频率的条件下减少每条指令的执行时间。流水线操作是指各条指令以及其周期为单位，相差一个时间周期而连续并行工作的情况。其原理是：将指令分成几个子操作，每个子操作由不同的操作阶段完成。这样，每隔一个机器周期，每个操作阶段就可以进入一条新指令。因此在同一个周期内，在不同操作阶段可处理多条指令，相当于并行执行了多条指令。程序预取指：将所要取指的地址放在程序地址总线上取指：从程序总线上取指令字，并装入指令寄存器指令译码：对IR中的内容译码，产生执行指令所需要的一系列控制信号寻址：数据地址产生单元在数据地址总线上输出读操作数的地址读：从数据总线和控制总线上读操作数执行指令：从数据总线上写数据4、TMS320C54x芯片的流水线操作共有多少个操作阶段？每个阶段执行什么任务？完成一条指令都需要哪些操作周期？在C54x的流水线中，一条指令分为预取指、取指、译码、寻址、读数和执行6个操作阶段。各操作阶段功能如下。预取指P：在T1机器周期内，CPU将PC中的内容加载到程序地址总线PAB，找到指令代码的存储单元。取指F：在T2机器周期内，CPU从选中的程序存储单元中，取出指令代码加载到程序总线PB。译码D：在T3机器周期内，CPU将PB中的指令代码加载到指令译码器IR，并对IR中的内容进行译码，产生执行指令所需要的一系列控制信号。寻址A：即寻址操作数。在T4机器周期内，根据指令的不同，CPU将数据1或数据2的读地址或同时将两个读地址分别加载到数据地址总线DAB和CAB中，并对辅助寄存器或堆栈进行修正。读书R：CPU在T5机器周期内，将读出的数据1和数据2分别加载到数据总线DB和CB中。若是并行操作指令，在完成上述操作的过程中，同时将数据3的写地址加载到数据地址总线EAB中。执行X：在T6机器周期内，CPU按照操作码要求执行指令，并将写数据3加载到EB中，写入指定的存储单元。5、DSP芯片的运算速度指令周期：即执行一条指令所需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。 MAC时间：即完成一次乘法-累加运算所需要的时间。 FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间。 MIPS：即每秒执行百万条指令；MOPS：即每秒执行百万次操作； MFLOPS:即每秒执行百万次浮点操作； BOPS：即每秒执行十亿次操作。6、解释 DSP 数字信号处理技术，数字信号处理器RAM数据（随机）存储器ROM程序（只读）存储器SARAM单寻址存储器DARAM双寻址存储器I/O扩展功能（通用输入输出）TI德州公司CPU中央处理器DMA直接存储器存取ALU算数逻辑运算单元PAB程序地址总线PB程序总线CAB数据地址总线CB数据总线DABDBEABEBPAGEN程序地址生成器DAGEN数据地址生成器TREG暂存器PREG乘积寄存器MUX多路选择器CALU中心算术逻辑单元ACCA累加器AACCB累加器BMAC乘法累加器7、数字信号处理技术及算法在工程实践中常见的实现方法有哪些？答：数字信号处理技术及算法在工程实践中常见的实现方法有：在通用计算机（PC机）上用软件（如Fortran、C语言）实现在通用计算机系统中加入专用的加速处理机实现用单片机实现用通用的可编程DSP芯片实现用专用的DSP芯片实现，可用在要求信号处理速度极快的特殊场合，如专用于FFT、数字滤波、卷积、相关算法的DSP芯片用基于通用DSP核的ASIC芯片实现。8、简述冯诺依曼结构、哈佛结构和改进的哈佛结构之间的区别。答：冯诺伊曼（Von Neuman）结构采用单存储空间，即程序指令和数据共用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行。当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。 哈佛（Harvard）结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。改进型的哈佛结构是采用双存储空间和数条总线，即一条程序总线和多条数据总线。允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据,使这些数据可以由算术运算指令直接调用,增强芯片的灵活性；提供了存储指令的高速缓冲器（cache）和相应的指令,当重复执行这些指令时,只需读入一次就可连续使用，不需要再次从程序存储器中读出,从而减少了指令执行作需要的时间。9、宏指令与子程序有哪些区别？答： 宏指令和子程序都可以被多次调用，但是把子程序汇编成目标代码的过程只进行一次，而在用到宏指令的每个地方都要对宏指令中的语句逐条地进行汇编。 在调用前，由于子程序不使用参数，故子程序所需要的寄存器等都必须事先设置好；而对于宏指令来说，由于可以使用参数，调用时只要直接代入参数就行了。第二章 TMS320C54x硬件结构1、 TMS320C54X芯片的基本结构都包括哪些部分？答：中央处理器内部总线结构特殊功能寄存器数据存储器RAM程序存储器ROMI/O口串行口主机接口HPI定时器中断系统2、TMS320C54X芯片的CPU主要由哪几部分组成？答：40位的算术运算逻辑单元（ALU）。2个40位的累加器（ACCA、ACCB）。1个运行-16至31位的桶形移位寄存器。1717位的乘法器和40位加法器构成的乘法器-加法器单元（MAC）。比较、选择、存储单元（CSSU）。指令编码器。CPU状态和控制寄存器。3、TMS320C54xCPU的特点：先进的多总线结构；40位算术逻辑运算单元（ALU），包括一个40位桶形移位寄存器和两个独立的40位累加器；1717的并行乘法器与40位专用加法器相连；比较、选择、存储单元（CSSU）；指数编码器；双地址生成器包括8个辅助寄存器和两个辅助寄存器算术运算单元（ARAU）。4、TMS320C54x的总线结构：程序总线（PB）传送从程序存储器来的指令代码和立即数；3组数据总线（CB、DB和EB）连接各种元器件，CB和DB总线传送从数据存储器读出的操作数，EB总线传送写入到存储器中的数据；4组地址总线（PAB、CAB、DAB和EAB）传送执行指令所需的地址。5、CPU状态和控制寄存器：C54X有三个状态和控制寄存器，分别为状态寄存器ST0、状态寄存器ST1和处理器方式状态寄存器PMST。*ST0和ST1包括各种工作条件和工作方式的状态，PMST包括存储器配置状态和控制信息。6、TMS320C54x的存储器：64K字程序存储器、64K字数据存储器以及64K字I/O空间。*程序存储器空间包括程序指令和程序中所需的常数表格；数据存储器空间用于存储需要程序处理的数据或程序处理后的结果；I/O空间用于与外部存储器映象的外设接口。程序存储器可以扩展。*所有TMS320C54x芯片都包括随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM可分为两种：双访问RAM（DARAM）和单访问RAM（SARAM）。7、FRCT位位于状态寄存器ST1的第几位？第6位。*FRCT表示？小数方式位。*当FRCT=1时，表示做的是？乘法器输出左移一位，以消去多余的符号位。8、C54x的片内外设电路：不同型号的C54x芯片，所配置的片内外设有所不同，这些片内外设主要包括：通用I/O引脚定时器时钟发生器主机接口HPI串行通信接口软件可编程等待状态发生器 可编程分区转换逻辑9、C54x的片内外设电路串行通信接口 C54x内部具有功能很强的高速、全双工串行通信接口，可以和其他串行器件直接接口。四种串行口：标准同步串行口SP、缓冲同步串行口BSP、时分多路串行口TDM、多路缓冲串行口 McBSP10、简述直接寻址及其两种方式：直接寻址就是在指令中包含有数据存储器地址的低7位，用着7位作为偏移地址，并与基地址值组成一个16位的数据存储器地址。直接寻址分为数据页指针直接寻址、堆栈指针直接寻址两种。数据页指针直接寻址：当状态寄存器ST1中的CPL位等于0时，ST0中的DP值与指令中的7位地址一起形成16位数据存储器地址；堆栈指针直接寻址：当ST1中的CPL位等于1时，将指令中的7位地址与16位堆栈指针SP相加，形成16位的数据存储器地址。11、根据你的理解，试列举 DSP 芯片的特点？答：哈佛结构；多总线结构；指令系统的流水线操作；专用的硬件乘法器；特殊的DSP指令；快速的指令周期；丰富的外设 第三章 TMS320C54x指令系统1、NOP指令不执行任何操作，它起什么作用？NOP执行PC+1 PC,该指令除了程序指针执行加操作以外不执行任何操作。这在建立流水和执行延迟方面比较有用。当指令对MMR、ST0、ST1和PMST等硬件资源进行写操作时，有可能造成流水线冲突，加入NOP指令，程序的运行时间比原来延长，可避免流水冲突。2、TMS320C54x的数据寻址方式各有什么特点？应该应用在什么场合？立即寻址：指令中有一个固定的立即数；操作数在指令中，因而运行较慢，需要较多的存储空间。用于对寄存器的初始化。绝对地址寻址：指令中有一个固定的地址（16位）；可以寻址任一数据存储器中的操作数，运行较慢，需要较多的存储空间。用于对寻址速度要求不高的场合。累加器寻址：按累加器的内容作为地址去访问程序存储器中的一个单元；用于在程序存储器和数据存储器之间传递数据。直接寻址：指令编码中含有的7位地址与DP或SP一起合成数据存储器中操作数的实际地址；寻址速度快，用于对寻址速度要求高的场合。间接寻址：通过辅助寄存器寻址；可寻址64千字x16位字数据存储空间中任何一个单元。用于按固定步长寻址的场合。存储器映射寄存器（MMR）寻址：修改存储器映射寄存器中的值，而不影响当前数据页面指针DP和当前堆栈指针SP的值；是基地址为零的直接寻址，寻址速度快。用于直接用MMR名快速访问数据存储器的0页。堆栈寻址：把数据压入或弹出系统堆栈。用于中断或子程序调用时，将数据保存或从堆栈中弹出。第四章 汇编语言程序的开发工具及CCS集成开发环境1、软件开发环境有哪几种?在非集成开发环境中,软件开发常采用哪些部分?答：可以在两种开发环境中进行C54X的开发：非集成的开发环境和集成的开发环境。在非集成开发环境中，软件开发常采用：编辑、汇编、链接、调试等部分。2、链接器能完成什么工作?链接器命令文件中,MEMORY命令和SECTIONS命令的任务是什么?答：链接器将各个目标文件合并起来，并完成如下工作：将各个段配置到目标系统的存储器。对各个符号和段进行重新定位，并给它们指定一个最终的地址。解决输入文件之间的未定义的外部引用。MEMORY命令的作用：MEMORY命令用来建立DSP应用系统中的存储器模型。通过这条命令，可以定义系统中所包含的各种形式的存储器，以及它们占用的地址范围。SECTION命令的作用：说明如何将输入段结合成输出段；在可执行程序中定义输出段；规定输出段在存储器中的存储位置；允许重新命名输出段。第五章 TMS320C54x的汇编语言程序设计1、伪指令和注释有什么差别?它们在程序中的作用一样吗?答：伪指令用于为程序提供数据并指示汇编程序如何汇编程序，是汇编语言程序的一个重要内容。汇编伪指令主要完成以下工作：将代码和数据汇编进指定的段为未初始化的变量在存储器中保留空间控制清单文件是否产生初始化存储器汇编条件代码块定义全局变量为汇编器指定可以获得宏的库考察符号调试信号注释是程序的任选项。注释可以由ASCII码和空格组成。注释在汇编源清单中要显示，但不能影响汇编。注释在程序中的作用是说明程序语句的含义，以便对软件进行维护。2、汇编程序语法：所有的语句必须由语句标号、空格、*号或 ；号开头。语句标号不是必须的，如果用，就必须在第一列。语句中的各部分之间，由一个或多个空格分开。注释不是必须的。注释可以从第一列的 * 号或 ；号开头；如果不是从第一列开始，就必须用 ；号开头。3、语句标号： 由字母、数字、_、$组成，最多不超过32个字符，对大小写敏感，第一个字符不能是数字。后跟 ：，但分号不是语句标号的组成部分。4、助记符：助记符不允许从第一列开始，否则被认为是语句标号。助记符可以是汇编指令（如ABS，MPYU，SPH等）、伪指令（如.data, .list, .set等）、宏指令（如.macro, .var, .mexit等）和宏调用。5、将C源程序转换成可执行文件需要经过哪些步骤？（6分）答：创建C源文件；创建工程文件；创建连接器命令文件；编译整个工程文件；链接；生成可执行文件6、简述DSP程序的段 .text, .data, .bss，各包含什么内容。（6分） 答：.text 代码段，该段包含程序代码；.data 数据段，该段包含已初始化的数据；.bss 变量段，该段为未初始化的变量保留空间7、段的作用是什么？COFF目标文件包含哪些段？所谓段，是指连续地占有存储空间的一个代码块或数据块，是COFF文件中最重要的概念。一个目标文件中的每一个段都是分开的和各不相同的。