Dagens DSP-kretsar är en spretig samling. Det är inte lätt att välja rätt bland flyttal och heltal, olika hastigheter, databredder och minneshantering. Vad som är "bäst" styrs av vilken produkt kretsen i slutändan skall sitta i.

Pling! Plask! Pang!

Det är den typen av ljud våra persondatorer hittills presterat. Och musik och tal, med äkta burkkänsla.

Det duger kanske när man spelar spel, men är helt värdelöst om man vill lyssna på musik.

Men numera satsar många datortillverkare på just musik. Ljudkvaliten kan avgöra om en multimedia-PC gör succé eller floppar.

Hemligheten bakom den njutbara PC-musiken är digital signalbehandling, DSP - Digital Signal Processing.



Toner från vågtabeller


Ett flertal företag erbjuder DSP-kretsar som kan syntetisera så kallade vågtabeller. Sådana tabeller skapas genom att sampla några toner från riktiga musikinstrument och spara resultatet i minnet. Sedan utgår en DSP-krets från vågtabellen och skapar alla övriga toner. PC-musiken är bara en liten nisch på den snabbt växande DSP-marknaden. DSP-kretsarna blir allt vanligare i takt med att priserna sjunker och kretsarna blir lättare att använda. Dagens systemkonstruktörer har mer än 35 DSP-familjer att välja bland från över dussinet leverantörer.

Men inget alternativ är "bäst". Vilken krets som är lämpligast i en viss produkt styrs helt av tillämpningen och de algoritmer man vill använda.



Hel- eller flyttal


Kretsarna kan delas upp i två huvudgrupper, som antingen använder heltals- eller flyttalsaritmetik.

De billigaste, snabbaste och minsta DSP-processorerna använder i allmänhet heltalsaritmetik, vilket innebär att alla siffror hanteras som heltal eller bråkdelar mellan -1,0 och +1,0.

Det låga priset gör att dessa kretsar ofta finner sin plats i priskänsliga högvolymprodukter som exempelvis mobiltelefoner, faxar och modem. Haken är att heltalskretsar är svårare att använda än flyttalskusinerna.

Programmeraren får ofta lägga mycket krut på att skala signaler för att få tillräcklig noggrannhet inom det begränsade område processorn erbjuder. Och man programmerar fortfarande ofta i assembler, även om högnivåspråk blir allt vanligare i takt med att kretsarna blir större och mer avancerade.



Smidig men dyr


Då är en flyttalsprocessor, som hanterar både hel- och decimaltal, betydligt smidigare att använda. Algoritmerna är lättare att koda och de kan oftast programmeras med något högnivåspråk. Nackdelen är att kretsarna oftast är dyrare än heltalsvarianterna.

Flyttalskretsarna står för en liten men starkt växande del av den totala DSP- marknaden. Dessa kretsar återfinns ofta i produkter som inte är så priskänsliga, men där hög prestanda är A och O.

Ett exempel är radarutrustning, där man behöver extra dynamikområde och hög noggrannhet. En flyttalsprocessor är då det enda framkomliga alternativet.

Det går naturligtvis utmärkt att använda en flyttalskrets även till rena heltalstillämpningar. Men då använder man inte processorns muskler fullt ut.

Data- och adressbredden är en annan grundläggande faktor som skiljer olika DSP- kretsar åt.

Hur många databitar man vill ha är en avvägning mellan pris och arbetsinsats. En bred databuss gör kretsen stor och dyr. Fördelen är att det blir lätt att utveckla algoritmer och programvara.

Snålar man på antalet databitar sparar man pengar, men tvingas anstränga sig mer för algoritmerna.

Flyttalskretsar har i allmänhet 32 databitar och 24 adressbitar. Heltalsvarianter brukar däremot ha 16 eller 24 databitar. Antalet adressbitar är vanligtvis 12 eller 16.



Hastighet och minne


Hastigheten kommer ofta på tapeten när man jämför olika DSP-processorer. Kretsleverantörerna tävlar om att erbjuda flest Mips, ett mått som anger hur många miljoner instruktioner som exekveras varje sekund. Men sådana hastighetsmått är ofta vilseledande eftersom två processorer presterar olika mycket i en instruktionscykel.

Hur minnet är organiserat påverkar också DSP-processorns prestanda. Dagens kretsar använder en mängd olika metoder för att hantera minnet så effektivt som möjligt.

De flesta kretsar har separata instruktions- och dataminnen. Vissa kretsar har minnen med flera portar och kan på så vis läsas mer än en gång i varje instruktionscykel.

Minnets storlek, internt liksom externt, är naturligtvis också av intresse.



Många sätt minimera effekten


DSP-kretsar blir allt vanligare i bärbar utrustning, som mobiltelefoner, där låg effektförbrukning är ett krav. Ett flertal leverantörer erbjuder därför effektsnåla versioner av sina kretsar.

Vissa DSP-processorer klarar sig med 3,3 V eller 3,0 V matningsspänning. En del har vilolägen som gör att man kan spara effekt genom att stänga av klockan i delar av kretsen som inte används.

Programmerbar klockfrekvens är en annan finess som finns i en del nyare kretsar på marknaden. Man kan då via programvaran välja lägsta möjliga klockfrekvens för en viss uppgift, och på så vis minska effektförbrukningen.

Charlotta von Schultz