DSP基础知识集锦之三 DSP芯片的定点运算

呱呱

DSP基础知识集锦之三 DSP芯片的定点运算 [复制链接]

第3章  DSP芯片的定点运算
3.1  数 的 定 标
在定点DSP芯片中，采用定点数进行数值运算，其操作数一般采用整型数来表示。一个整型数的最大表示范围取决于DSP芯片所给定的字长，一般为16位或24位。显然，字长越长，所能表示的数的范围越大，精度也越高。如无特别说明，本书均以16位字长为例。
DSP芯片的数以2的补码形式表示。每个16位数用一个符号位来表示数的正负，0表示数值为正，1则表示数值为负。其余15位表示数值的大小。因此
二进制数0010000000000011b＝8195
二进制数1111111111111100b＝-4
对DSP芯片而言，参与数值运算的数就是16位的整型数。但在许多情况下，数学运算过程中的数不一定都是整数。那么，DSP芯片是如何处理小数的呢？应该说，DSP芯片本身无能为力。那么是不是说DSP芯片就不能处理各种小数呢？当然不是。这其中的关键就是由程序员来确定一个数的小数点处于16位中的哪一位。这就是数的定标。
通过设定小数点在16位数中的不同位置，就可以表示不同大小和不同精度的小数了。数的定标有Q表示法和S表示法两种。表3.1列出了一个16位数的16种Q表示、S表示及它们所能表示的十进制数值范围。
从表3.1可以看出，同样一个16位数，若小数点设定的位置不同，它所表示的数也就不同。例如：
16进制数2000H＝8192，用Q0表示
16进制数2000H＝0.25，用Q15表示
但对于DSP芯片来说，处理方法是完全相同的。
从表3.1还可以看出，不同的Q所表示的数不仅范围不同，而且精度也不相同。Q越大，数值范围越小，但精度越高；相反，Q越小，数值范围越大，但精度就越低。例如，Q0的数值范围是-32768到+32767，其精度为1，而Q15的数值范围为-1到0.9999695，精度为 1/32768 = 0.00003051。因此，对定点数而言，数值范围与精度是一对矛盾，一个变量要想能够表示比较大的数值范围，必须以牺牲精度为代价；而想提高精度，则数的表示范围就相应地减小。在实际的定点算法中，为了达到最佳的性能，必须充分考虑到这一点。
浮点数与定点数的转换关系可表示为：
浮点数(x)转换为定点数( )：
定点数( )转换为浮点数(x)：
下回去仔细学习一下吧～

xiaoyi85295

haozilaio,xiexielouzu

doublecherry

先下再顶，也总是入不敷出啊。

nynuaa

谢谢了，先看下

sart

正好要学习这些内容。谢谢了。

Silence25

学习一下，谢谢

ilovechengdu

谢谢，真好啊！

dv1dt

very good!!!

zqzq501311

今天下午的课程刚好讲到DSP得定点和浮点运算。
定点运算的位数已经达到了32位精度，在很多场合都可以不用浮点。
老师没有详细说。
想知道一般什么时候浮点用的比较多？
要求精度高的时候？或者是数值范围定点32位达不到了？
这种情况什么时候会有？

flyingdsp

要知道浮点和定点DSP的应用，就得知道浮点和定点DSP的概念、优缺点。

    运算动态范围不同，要大很多。浮点的范围要比定点的DSP运算范围大。定点运算的DSP的每bit相当于6dB的范围，那16位DSP的动态范围就是96dB，支持2^16个量化步长；16位DSP的动态范围就是192dB，支持2^32个量化步长，这样就要求定标的重要性，而且在运算中会有益出，减少了精度，特别是在要求比较高的语音、图像和雷达等信号处理时，数据有丢失和结果误差较大，可能会使整个系统的性能下降，同时要求的存储空间和运算时间可能就比较大，这时可以根据需要选用浮点型DSP。

    而32bit的IEEE格式的浮点运算DSP的动态范围可以达到1536dB，量化步长就不用说了，大到几乎用不着，这样，动态范围和运算精度都大大的提高，还节省了运算时间和存储空间（因为少了定标和益处等运算量）。 而且浮点DSP的浮点运算用硬件来实现，可以在单周期内完成，因而其处理速度大大高于定点DSP。这一优点在实现高精度复杂算法时尤为突出，为复杂算法的实时处理提供了保证。

    从上面的分析就应该马上知道，从总体运算性能上看，浮点DSP优于定点DSP，但为什么都不采用浮点DSP呢。因为，作为市场需求和工程开发来说，还应考虑功耗、成本、体积等因素，定点DSP 的结构较为简单，封装较小，功耗更低，价格较便宜，而浮点在这些方面要差一点，因此在无法持续供电的场合，一般选用的都是定点DSP，例如移动电话。消费类电子产品行业会选用定点DSP，因为功耗个成本很重要。

重视性能的，或者性能为第一等级的，一般用浮点DSP。

以上不是完全绝对的哦。

gaoxiao

原帖由 zqzq501311 于 2009-11-12 20:16 发表
今天下午的课程刚好讲到DSP得定点和浮点运算。
定点运算的位数已经达到了32位精度，在很多场合都可以不用浮点。
老师没有详细说。
想知道一般什么时候浮点用的比较多？
要求精度高的时候？或者是数值范围定点32位 ...

成本的推动是一个重要原因，应用的场合在于高精度的情况下用浮点的比较多。定点简单的多。有时候所谓的精度不怎么好。比如说AD12位的，其实只有八位差不多是很准的，第九位，就不怎么准了。。。。要知道精度增加一位对应的难度高很多。。。用的器件可能增加一倍。逻辑更加复杂。。。稳定性就会更差。。。现在用的16位的dsp还算成熟。。。。

hlzhaoyang

谢了

7756

好东西，谢谢

jackielee

先看看再顶，不错啊

soso

kssCRF

LZ好人~顶

zhoujt

多谢啦

spacebully

谢谢楼主讲解。。。。。。。。。。。。

liukun8692

受益匪浅~~THX

muyilight

好东西 一直为这个头疼着，谢谢