摘要：簡要敘述了常用的信號處理系統(tǒng)的類型與處理機(jī)結(jié)構(gòu)，介紹了正逐步得到廣泛應(yīng)用的ｄｓｐ＋ｆｐｇａ處理機(jī)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出了一種實(shí)時信號處理的線性流水陣列，并舉例說明了該結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)，最后分析說明了此結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞：實(shí)時信號處理 處理機(jī)結(jié)構(gòu) 線性流水陣列 實(shí)時信號處理系統(tǒng)要求必須具有處理大數(shù)據(jù)量的能力，以保證系統(tǒng)的實(shí)時性；其次對系統(tǒng)的體積、功耗、穩(wěn)定性等也有較嚴(yán)格的要求。實(shí)時信號處理算法中經(jīng)常用到對圖象的求和、求差運(yùn)算，二維梯度運(yùn)算，圖象分割及區(qū)域特征提取等不同層次、不同種類的處理。其中有的運(yùn)算本身結(jié)構(gòu)比較簡單，但是數(shù)據(jù)量大，計(jì)算速度要求高；有些處理對速度并沒有特殊的要求，但計(jì)算方式和控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以用純硬件實(shí)現(xiàn)。因此，實(shí)時信號處理系統(tǒng)是對運(yùn)算速度要求高、運(yùn)算種類多的綜合性信息處理系統(tǒng)。

１ 信號處理系統(tǒng)的類型與常用處理機(jī)結(jié)構(gòu)

根據(jù)信號處理系統(tǒng)在構(gòu)成、處理能力以及計(jì)算問題到硬件結(jié)構(gòu)映射方法的不同，將現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)分為三大類：

·指令集結(jié)構(gòu)（ｉｓａ）系統(tǒng)。在由各種微處理器、ｄｓｐ處理器或?qū)Ｓ弥噶罴幚砥鞯冉M成的信號處理系統(tǒng)中，都需要通過系統(tǒng)中的處理器所提供的指令系統(tǒng)（或微代碼）來描述各種算法，并在指令部件的控制下完成對各種可計(jì)算問題的求解。

·硬連線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。主要是指由專用集成電路（ａｓｉｃ）構(gòu)成的系統(tǒng)，其基本特征是功能固定、通常用于完成特定的算法，這種系統(tǒng)適合于實(shí)現(xiàn)功能固定和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確的計(jì)算問題。不足之處主要在于：設(shè)計(jì)周期長、成本高，且沒有可編程性，可擴(kuò)展性差。

·可重構(gòu)系統(tǒng)�；咎卣魇窍到y(tǒng)中有一個或多個可重構(gòu)器件（如ｆｐｇａ），可重構(gòu)處理器之間或可重構(gòu)處理器與ｉｓａ結(jié)構(gòu)處理器之間通過互連結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個完整的計(jì)算系統(tǒng)。

從系統(tǒng)信號處理系統(tǒng)的構(gòu)成方式來看，常用的處理機(jī)結(jié)構(gòu)有下面幾種：單指令流單數(shù)據(jù)流（ｓｉｓｄ）、單指令流多數(shù)據(jù)流（ｓｉｍｄ）、多指令流多數(shù)據(jù)流（ｍｉｍｄ）。

·ｓｉｓｄ結(jié)構(gòu)通常由一個處理器和一個存貯器組成，它通過執(zhí)行單一的指令流對單一的數(shù)據(jù)流進(jìn)行操作，指令按順序讀取，數(shù)據(jù)在每一時刻也只能讀取一個。弱點(diǎn)是單片處理器處理能力有限，同時，這種結(jié)構(gòu)也沒有發(fā)揮數(shù)據(jù)處理中的并行性潛力，所以在實(shí)時系統(tǒng)或高速系統(tǒng)中，很少采用ｓｉｓｄ結(jié)構(gòu)。

· ｓｉｍｄ結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由一個控制器、多個處理器、多個存貯模塊和一個互連網(wǎng)絡(luò)組成。所有“活動的”處理器在同一時刻執(zhí)行同一條指令，但每個處理器執(zhí)行這條指令時所用的數(shù)據(jù)是從它本身的存儲模塊中讀取的。對操作種類多的算法，當(dāng)要求存取全局?jǐn)?shù)據(jù)或?qū)τ诓煌臄?shù)據(jù)要求做不同的處理時，它是無法獨(dú)立勝任的。另外，ｓｉｍｄ 一般都要求有較多的處理單元和極高的ｉ／ｏ吞吐率，如果系統(tǒng)中沒有足夠多的適合ｓｉｍｄ 處理的任務(wù)，采用ｓｉｍｄ 是不合算的。

· ｍｉｍｄ結(jié)構(gòu)就是通常所指的多處理機(jī)，典型的ｍｉｍｄ系統(tǒng)由多臺處理機(jī)、多個存儲模塊和一個互連網(wǎng)絡(luò)組成，每臺處理機(jī)執(zhí)行自己的指令，操作數(shù)