DSP课后习题答案李建

第一章：1、 数字信号处理的实现方法一般有哪几种？(1) 在通用的计算机上用软件实现(2) 在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现(3) 用通用的单片机实现，这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理(4) 用通用的可编程 DSP 芯片实现，可用于复杂的数字信号处理算法 (5) 用专用的 DSP 芯片实现(6) 用基于通用 dsp 核的asic 芯片实现2、 简单的叙述一下 dsp 芯片的发展概况？答：第一阶段， DSP 的雏形阶段（ 1980 年前后） 代表产品： S2811。 主要用途： 军事或航空航天部门 第二阶段， DSP 的成熟阶段（ 1990 年前后）代表产品： TI 公司的 TMS320C20 主要用途：通信、 计算机领域 第三阶段， DSP 的完善阶段（ 2000 年以后）代表产品：TI 公司 的 TMS320C54 主要用途：各行业领域3、 可编程 dsp 芯片有哪些特点？(1) 采用哈佛结构: 冯.诺依曼结构，哈佛结构，改进型哈佛结构 (2) 采用多总线结构 (3) 采用流水线技术 (4) 配有专用的硬件乘法-累加器 (5) 具有特殊的 dsp 指令 (6) 快速的指令周期 (7) 硬件配置强 (8) 支持多处理器结构 (9) 省电管理和低功耗4、 什么是哈佛结构和冯.诺依曼结构？ 它们有什么区别？哈佛结构： 该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。 冯.诺依曼结构：该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。 区别： 哈佛： 该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。 冯： 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。5、 什么是流水线技术？答：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。 利用这种流水线结构， 加上执行重复操作， 就能保证在单指令周期内 完成数字信号处理中用得最多的乘法 - 累加运算。6、 什么是定点 dsp 芯片和浮点 dsp 芯片？ 它们各有什么优缺点？答： 若数据以定点格式工作的称为定点 DSP 芯片。 若数据以浮点格式工作的称为浮点 DSP芯片。 定点 dsp 芯片优缺点：大多数定点 dsp 芯片称为定点 dsp 芯片 浮点 dsp 芯片优缺点：不同的浮点 DSP 芯片所采用的浮点格式有所不同， 有的 DSP 芯片采用自 定义的浮点格式， 有的 DSP 芯片则采用 IEEE 的标准浮点格式。7、 dsp 技术的发展趋势主要体现在什么方面？答：(1) DSP 的内核结构将进一步改善 (2) DSP 和微处理器的融合 (3) DSP 和高档CPU 的融合 (4) DSP 和 SOC 的融合 (5) DSP 和 FPGA 的融合 (6) 实时操作系统 RTOS与DSP 的结合 (7) DSP 的并行处理结构 (8) 功耗越来越低8、 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：(1) 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。(2) 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)。 (3) 数字信号处理器对 x(n)进行处理，得数字信号 y(n)。 (4) 经 D/A 转换器，将 y(n)转换成模拟信号；(5) 经低通滤波器，滤除高频分量，得到平滑的模拟信号 y(t)。 9、 简述 dsp 系统的设计步骤？答：(1) 明确设计任务，确定设计目标 (2) 算法模拟，确定性能指令 (3) 选择DSP芯片和外围芯片 (4) 设计实时的DSP芯片系统 (5) 硬件和软件调试(6) 系统集成和测试10、 dsp 系统有哪些特点？答： (1) 接口方便 (2) 编程方便 (3) 具有高速性 (4) 稳定性好 (5) 精度高 (6) 可重复性好 (7) 集成方便11、 在进行 dsp 系统设计时， 应如何选择合理的 dsp 芯片？答：运算速度，芯片价格，芯片运算精度，芯片的硬件资源，芯片的开发工具，芯片的功耗，其他因素第二章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ROM I/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、 处理器工作方式状态寄存器 PMST 中的 MP/MC、 OVLY 和 DROM 三个状态位对 C54x的存储空间结构各有何影响？当 OVLY= 0 时， 程序存储空间不使用内部 RAM。 当 OVLY= 1 时， 程序存储空间使用内部RAM。 内部 RAM 同 时被映射到程序存储空间 和 数据存储空间 。当 MP/ MC=0 时，4000HEFFFH 程序存储空间定义为外部存储器； F000HFEFFH 程序存储空间定义为内部ROM； 当 MP/ MC=1 时， 4000HFFFFH 程序 存储空间定义为外部存储。 DROM=0：0000H3FFFH 内部RAM ； 4000HFFFFH 外部存储器； DROM=1 ：0000H3FFFH内部RAM； 4000HEFFFH外部存储器； F000HFEFFH片 内ROM； FF00HFFFFH保留。4 、 TMS320C54x 芯片的片内外设主要包括哪些电路？ 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5、 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？ 预取指 P;将 PC 中的内 容加载 PAB 取指 F; 将读取到的指令字加载 PB 译码 D; 若需要，数据 1 读地址加载 DAB；若需要，数据 2 读地址加载 CAB；修正辅助寄存器和堆栈指针 寻址 A; 数据 1 加载 DB；数据 2 加载 CB；若需要，数据 3 写地址加载 EAB 读数 R; 数据 1 加载 DB；数据 2 加载 CB；若需要，数据 3 写地址加载 EAB； 执行 X。执行指令，写数据加载 EB。6、 TMS320C54x 芯片的流水线冲突是怎样产生的？有哪些方法可以避免流水线冲突？答： C54x的流水线结构，允许多条指令同时利用 CPU 的内部资源。 由于 CPU 的资源有限，当多于一个流水线上的指令同时访问同一资源时， 可能产生时序冲突。解决办法 由CPU 通过延时自动解决； 通过程序解决，如重新安排指令或插入空操作指令。为了避免流水冲突，可以根据等待周期表来选择插入的 NOP 指令的数量。7、 TMS320C54x 芯片的串行口有哪几种类型？四种： 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 McBSP。8 、 TMS320VC5402 共有多少可屏蔽中断？它们分别是什么？ NMI 和 RS 属于哪一类中断源？答：TMS320VC5402 有 13 个可屏蔽中断，RS 和 NMI 属于外部硬件中断。9、 试分析下列程序的流水线冲突，画出流水线操作图。如何解决流水冲突？STLM A， AR0STM #10， AR1LD *AR1， B 解：流水线图如下图：123456789预取指取指译码寻址读数执行STLM A,AR0写AR1预取指取指译码寻址读数执行STM #10,AR1(1st Word)写AR2写AR2预取指取指译码寻址读数执行STM #10,AR1(2nd Word)预取指取指译码寻址读数执行LD *AR1,B读AR2解决流水线冲突：最后一条指令（ LD *AR1， B） 将会产生流水线冲突， 在它前面加入一条NOP指令可以解决流水线冲突。10、 试根据等待周期表，确定下列程序段需要插入几个NOP指令。 LD GAIN, TSTM #input,AR1MPY *AR1+,A 解：本段程序不需要插入 NOP 指令 STLM B,AR2STM #input ,AR3MPY *AR2+,*AR3+,A 解：本段程序需要在 MPY *AR2+,*AR3+,A 语句前插入 1条 NOP 指令MAC x, BSTLM B,ST0ADD table, A, B 解：本段程序需要在 ADD table, A, B 语句前插入 2 条 NOP指令第三章1、 已知(80H)=50H,AR2=84H,AR3=86H,AR4=88H。MVKD 80H， *AR2MVDD *AR2， *AR3MVDM 86H, AR4运行以上程序后， (80H)、 （ 84H）、 *AR3 和 AR4 的值分别等于多少？解： (80H)=50H， (84H)=50H， *AR3=50H， AR4=50H2、 已知， (80H)=20H、（ 81H） =30H。LD #0， DPLD 80H， 16， BADD 81H， B运行以上程序， B 等于多少？答： （ B） =00 0000 0000H3、 阅读以下程序，分别写出运行结果。.bss x,4.datatable:.word 4,8,16,32STM #x,AR1RPT #2MVPD table,*AR1+解： 数据表 table 中的常量 4 传送到以变量 x 的地址为地址的存储单元中； 数据表 table 中的常量 8 传送到以变量 x+1 的地址为地址的存储单元中； 数据表 table 中的常量 16 传送到以变量 x+2 的地址为地址的存储单元中；.bss x,4.datatable: .word 4,8,16,32STM #x,AR1RPT #2MVPD table,*+AR2解： 数据表 table 中的常量 4 传送到以变量 x+1 的地址为地址的存储单元中； 数据表 table中的常量 8 传送到以变量 x+2 的地址为地址的存储单元中； 数据表 table 中的常量 16 传送到以变量 x+3 的地址为地址的存储单元中；5、 TMS320C54x 的数据寻址方式各有什么特点？ 应该应用在什么场合？答： TMS320C54x 有 7 种基本的数据寻址方式： 立即寻址， 绝对寻址， 累加器寻址， 直接寻址， 间接寻址， 存储器映像寄存器寻址和堆栈寻址。1， 立即寻址： 其特点是指令中包含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。 它用于对寄存器初始化。 2， 绝对寻址：可以寻址任一数据存储器中操作数，运行较慢，需要较多的存储空间。它用于对寻址速度要求不高的场合。3， 累加器寻址： 把累加器内容作为地址指向程序存储器单元。 它用于在程序存储器和数据存储器之间传送数据。4， 直接寻址： 指令中包含数据存储器的低 7 位和 DP 或 SP 结合形成 16 位数据存储器地址， 它寻址速度快，用于对寻址速度要求高的场合。 5， 间接寻址： 利用辅助寄存器内 容作为地址指针访问存储器，可寻址 64 千字 X16 为字数据存储空间中任何一个单元。 它用于按固定步长寻址的场合。 6，堆栈寻址： 用于中断或子程序调用时，将数据保存或从堆栈中弹出。 7， 存储器映像寄存器(MMR)寻址： 是基地址为零的直接寻址，寻址速度快， 它用于直接用 MMR 名快速访问数据存储器的 0 页。第四章1、 软件开发的环境有哪几种？ 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、 什么是 COFF 格式？ 它有什么特点？答： 汇编器和链路器生成的目标文件，是一个可以由C54x 器件执行的文件。 这些目 标文件的格式称为公共目标文件格式，即 COFF。特点： 在编写汇编语言程序时，COFF采用代码段和数据段的形式，以便于模块化的编程，使编程和管理变得更加方便。3、 说明.text 段、 .data 段和.bss 段分别包含什么内容?.text 段(文本段)， 通常包含可执行代码；.data 段(数据段)， 通常包含初始化数据；.bss 段(保留空间段)， 通常为未初始化变量保留存储空间。5、 链接器对段是如何处理的?答：链接器将一个或多个COFF目标文件中的各种段作为链接器的输入段，经过链接后在一个可执行的 COFF 输出模块中建立各个输出段，通过情况下是将不同目标文件中的同名段进行合并，并为各个输出段分配进具体的存储器中。6、 什么是程序的重定位？答： 将各个段配置到存储器中，使每个段都有一个合适的起始地址；将符号变量调整到相对于新的段地址的位置；将引用调整到重新定位后的符号，这些符号反映了调整后的新符号值。7、 宏定义、 宏调用和宏展开分别指的是什么？答： 在调用宏之前，必须先定义宏。可以在源程序的任何位置定义宏， 宏定义的所有内容必须包含在同一个文件中。宏定义可以嵌套，即在一条宏指令中调用其他的宏指令。在定义宏之后，可在源程序中使用宏名进行宏调用。8、 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：(1) 将各个段配置到目 标系统的存储器。 (2) 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。(3) 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1、 能用伪指令（如data）或运算符（如ADD）作为标号吗？为什么？（参考课本P126标号区的格式要求）2、标号和注释有什么差别？它们在程序运行中作用一样吗？答（参考课本P129 1.标号；注释是程序的人选项。注释可以由ASCII码和空格组成。注释在汇编源清单中显示，但不影响汇编。注释在程序中的作用是说明语句的含义，以便对软件进行维护。）3、两个数相乘，如果结果溢出，DSP系统会报警吗？答：不会。当发生溢出时，自动将结果设置为最大或最小值。4、伪指令起什么作用？它占用存储空间吗？答：伪指令给程序提供数据和控制汇编过程。它多用于代码编译的，硬件并不认识汇编语言，它们只认机器语言，程序的运行涉及由高级语言汇编成汇编语言，再由汇编语言编译成机器语言，最后由硬件执行机器语言。编译过程中，伪指令起作用，但是伪指令不产生目标代码，仅仅是帮助编译器准确的把其他指令编译出来。因此，伪指令在代码编译过程中所起的功能，在程序运行时伪指令已经不存在了，因为代码是编译好后才执行的。伪指令不占用存储空间。5、在堆栈操作中，PC当前地址为4020H，SP当前地址为0013H，运行PSHM AR7后，PC和SP的值分别是多少？答：PSHM AR7是压栈操作，完成后PC指针+1，堆栈指针SP-1PC=4021H ，SP=0012H6、试编写0.25(-0.1)的程序代码。参考程序如下：.title FracAmp.asm.mmregs .global _c_int00.bss x,1.bss y,1.bss z,1.dataAmpCoef:.word 25*32768/100.word -1*32768/10.text_c_int00:ssbx FRCTstm #x,ar1rpt #0x1mvpd #AmpCoef,*ar1+stm #x,ar2stm #y,ar3mpy *ar2,*ar3,Asth A,*ar1Wait:b Wait.end7、将定点数0.00125用浮点数表示。解：A=28H；T=19H8、试写出以下两条指令的运行结果：EXP A A=FFFD876624 T=0000则以上指令执行后，B、T的值各是多少？解: A=0xFFFD876624；T=5NORM B B=420D0D0D0D T=FFF9则以上指令执行后，B、T的值各是多少？解:B=0x841A1A1A, T=FFF99、阅读以下程序，写出运行结果。 .bss y,5 table .word 1,2,3,4,5 STM #y, AR2 RPT #5 MVPD table,*AR2+ LD #0,B LD #81h, AR5 （有误，应改为STM #81H，AR5） STM #0,A STM #4, BRC STM #y, AR5 RPTB sub-1 ADD *ARM5,B,A STL A,*AR5+ sub: LD #0,B 运行以上程序后，（81H），（82H），（83H），（84H）和（85H）的值分别是多少？ 答：（81H）=0001H，（82H）=0002H，（83H）=0003H，（84H）=0004H，（85H）=0005H。 10、CALL指令调用子程序与循环语句有什么不同？ 答：CALL指令调用子程序：课本P135（子程序调用指令表）循环语句：课本P137（5.3.2循环操作程序）11、多次循环嵌套时，能够从最内一层循环直接跳到最外一层循环吗？若能，则采用什么方式呢？（没找到）12、在不含循环的程序中，RPTZ#3语句和其前一句、后一句以及后第二句各运行多少次？ 答：RPTZ#3语句和其前一句运行1次，后一句运行3次，后第二句运行1次。