數位訊號處理
數位訊號處理器(DSP processor)
數位訊號處理器是一顆專為處理訊號而打造的微晶片——它的整體架構都圍繞著一個每秒須執行數十億次的運算彎折成形:把一個樣本乘上一個係數,再加進一個累積總和(即乘加,MAC)。一般 CPU 視之為好幾個步驟,DSP 卻能在單一個時脈週期內完成,往往多個 MAC 並行,並透過分離的記憶體匯流排同時取得資料與係數。它是專精的短跑健將,而非全才。
除了 MAC,經典 DSP 還加入濾波運算所需、免費奉送的硬體:能讓延遲線繞回而無需位址運算的環形緩衝區、可重複內層核心而無分支懲罰的零開銷迴圈,以及在溢位時夾住而非繞回的飽和定點運算。你會在數據機、音訊編解碼器、助聽器、雷達與馬達驅動中找到這些核心——不過今日許多 DSP 工作也跑在一般 CPU、GPU 與 AI 加速器上加掛的向量與張量單元中。
Core op: acc ← acc + x[n] · h[k] (1 MAC / cycle)
歷史上的分水嶺是哈佛架構——程式與資料記憶體分離,使指令與其運算元能並行擷取——對比共用單一匯流排的馮紐曼 CPU;現代 DSP 已模糊了此界線,但並行擷取的本能依然留存。
又稱
另見