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DSP在玩具开发上的应用
看似琐碎的细节有时可以很好地反映出业界意义深远的变化。以玩具为例，很多孩子的父母经常会在本地玩具店里一个走道接一个走道地寻找会说话的玩偶、会说话的填充动物、会说话的游戏、会说话的谜语以及其它各种会说话的玩具，它们都能在按下按钮或听到声音后立即作出电子应答。你可以对这种社会变化做出自己的结论，但是很明显技术进步已经使得会说话的玩具变得很普通。 玩具是数字信号处理变得日益重要的佐证之一，它说明数字信号处理已经应用到对成本最敏感的大众消费市场。继DSP在早期的“说-拼”及Julie玩偶中获得突破性应用之后，玩具中的数字信号处理器和其它信号处理元件一直在不断地增加。今天，随着日益激烈的竞争促使玩具供应商制造出使用更方便且互动性更好的会说话玩具，以使得它们对儿童更具吸引力，DSP在玩具中的应用趋势正变得越来越明显。
用系统术语来说，玩具的输入/输出量正变得越来越密集。在任一时间来自真实世界的复杂模拟信号(如儿童的说话)必须转换成数字信号，经数据处理后再转换成模拟信号输出(玩具的反应)，处理中枢可以是DSP，也可以是其它可执行特殊数字信号处理功能的逻辑，这取决于成本和面市周期等方面的考虑。
当然，玩具不是DSP在大众市场中的唯一或最重要应用。目前，手机、基站、硬盘、DVD播放机、DSL和线缆MODEM、用户线路卡和其它有线通讯设备基本上都采用了DSP技术。
数字相机、助听器、马达控制器和因特网音频播放机只是基于DSP技术的许多常见大批量应用中的几个实例，DSP还可用于更特殊的应用，如图像处理、医疗仪器和导航设备。为了满足这些应用市场的需求，DSP不仅必须继续提高性价比和降低功耗，而且还必须更具特色。
最初，DSP是一种相当特殊的微处理器，它专门为庞大的数字运算而设计。DSP架构基于专用于执行多次乘加操作(MAC)的硬件，为了加速MAC运算，DSP通过独立的总线为每个MAC运算符加载指令和数据，这样可以在每个周期内完成一个完整的MAC。中断和其它可能破坏实时任务连续性的功能都要从架构中去除或修改，以保证MAC运算不会被中断。
后来，DSP逐渐可以支持原来由微控制器和RISC微处理器执行的函数。对嵌入式控制系统多任务处理功能至关重要的中断支持，现已成为许多DSP的常见特征，这意味着控制和信号处理功能已可结合在单个器件中。直接存储器访问控制和各种I/O外设通常也可集成在DSP中，以提供系统级支持。
两级缓存存储器也已经为了DSP的特殊要求而作了相应调整。两级缓存架构可使相对较小的片上存储器对核心来说显得大得多，从而使得速度非常快的DSP运行时随时可得到所需的数据，毋需等待。这种与高速DSP相配合的缓存设计，为系统设计者提供了足够的配置灵活性和性能开销，从而可确保满足关键信号处理任务的需要。
最近影响最大的技术进步是将超长指令字(VLIW)架构引入到DSP内核中，VLIW架构是一种并行架构，它可同时为MAC和其它操作提供多条数据路径。1997年TI首次推出基于VLIW架构的TMS320C6000内核，将DSP的性能提高了一个数量级。最高档DSP的性能不再以几百Mips来衡量，而是以几千Mips来衡量。
当VLIW架构由精心设计的C编辑器支持时，DSP引擎变得既高效又易于使用。编程者即使不熟悉DSP也可以很快地编写代码，而不必熟悉指令集和处理器的基本结构。两级缓存存储器也通过消除芯片内外数据交换的管理而提高了易用性。由于DSP汇编代码经常难倒有一定经验的编程员，因此为高效使用底层硬件而设计的编译器的出现，已经使得绝大多数C编程人员可以更方便地开发DSP。
这些变化已经开始使得DSP系统开发重点从硬件转移到了软件，随着DSP性能提升到一个新的水平，以及软件开发工具变得更易使用并为大量编程人员所熟悉，这种趋势将持续。开发人员正在发现使用高级语言可以更快地在应用系统中开发出更多的性能，开发周期现在已经变得比Mips更重要，而且这个比例还在继续增加。
最近几年DSP成功的另一个原因是IC技术的进步。1985年，一个5万门晶体管DSP可提供5 Mips性能，单价为150美元，每Mips耗电150毫瓦。十年后，50万门晶体管的DSP可提供40Mips性能，功耗仅为12.5mW/Mips，单价15美元。九十年代开始，DSP才开始步入大批量应用。与此同时，市场要求DSP提供更高的信号处理性能，以开辟更多的无线通道、加速因特网传输速度和执行其它市场所需服务。
这些趋势现在仍在持续。业界预测，到2002年，5百万门晶体管DSP可提供5千Mips性能，单价仅需5美元，功耗仅为0.1mW/Mips。估计十年后，5千万门晶体管DSP可提供5万Mips性能，单价仅15美分，功耗仅1μW/Mips。到那时，预计工作频率将可高达10 GHz。现在先进DSP内核正采用0.15微米工艺制造，内核工作电压为1.5V。不久以后，工艺水平将达到0.1微米，内核电压约为1V。根据TI的预测数据，发展计划要求十年内工艺水平达到20纳米。
与工艺进步同样重要的是，对系统开发人员来说，它们的应用必须具有商业价值。在对某一特定设计评价一款DSP时，最重要的三个考虑因素是“3P”，即价格、性能和功耗。开发人员的要求促使DSP供应商将“3P”作为器件优化的三个主要方向。或者，换句话讲，DSP供应商应根据应用的要求在低成本、高处理速度和低功耗操作三个方面对器件进行优化。过分重视任何一个因素都将在一定程度上牺牲其它两项性能表现。
目前，采用最先进工艺制造的DSP越来越多地用于满足高性能系统(如多通道基站和线路卡)或低功耗系统(如无线电话)的需要。通常，性能和功耗都不可能到达其最佳点，应根据器件的不同应用，在两者间寻求最佳平衡点。
不断缩小的工艺尺寸正推动我们开发更小、更快、更便宜和更省电的DSP，不同的应用要求又促使DSP供应商按照“3P”优化方向发展出特性各异的DSP产品。
这些趋势将使得DSP应用变得日益普及，并在将来为用户提供更多的功能。例如，助听器将不仅使听力恢复正常，而且还可通过滤除无关噪音，将其提升到超出正常的水平。在娱乐设备中，数字电视将变得高度互动，观众可以点击某一产品或演员以获取更详细的信息。便携式电子设备将会更小，允许人们进行可视对话，并随时随地访问因特网。
当然，最激动人心的应用还没有开发出来，或者已经开始为某种应用而开发，但尚未应用于其它领域。例如，语音识别技术可以使残疾人仅借助声音就可驾驶汽车或操作其它机器。DSP可以用于医疗植入，代替或补充神经组织，它只需要消耗一点人体热量。由于信号处理和控制的成本将足够便宜，因此它将可应用于任何设备，例如自动零售机可能不再需要按钮，而只简单地接受语音请求。
事实上，随着DSP性能越来越高、功耗越来越小以及成本越来越低，业界将来面临的最大挑战可能是如何聪明地挖掘出DSP的所有潜能。
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