在定點(diǎn)DSP上的浮點(diǎn)仿真變得切實(shí)可行

 

數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）分為兩大類：定點(diǎn)DSP和浮點(diǎn)DSP。一般來講，處于技術(shù)前沿的定點(diǎn)DSP系列往往趨向于注重快速、低功耗和低成本，而浮點(diǎn)DSP可以在大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供高精度。動(dòng)態(tài)范圍是指可以用數(shù)字形式表示的最大數(shù)字量和最小數(shù)字量之間的比率，而精度是指可以用來定義化分最小度量的間隔。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，只需要少量浮點(diǎn)功能應(yīng)用的那些設(shè)計(jì)工程師位于“灰色區(qū)”，他們經(jīng)常被迫使用更高成本的浮點(diǎn)處理器。然而現(xiàn)在，一些定點(diǎn)處理器按照給定合適的體系結(jié)構(gòu)能以如此之高的時(shí)鐘速率運(yùn)行，從而使它有可能仿真浮點(diǎn)運(yùn)算。這種方法使設(shè)計(jì)工程師能夠?yàn)榱说统杀竞偷凸倪\(yùn)算折衷浮點(diǎn)運(yùn)算效率。很明顯，這種方法并不是為了真正的浮點(diǎn)密集型應(yīng)用，但是它為“身陷灰色區(qū)”的設(shè)計(jì)工程師提出一個(gè)吸引人的機(jī)會(huì)。由于它的高時(shí)鐘速度和低成本優(yōu)勢(shì)，所以美國模擬器件公司（ADI）的16 bit Blackfin DSP系列為浮點(diǎn)仿真的實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)好的平臺(tái)。

　　在定點(diǎn)數(shù)表示方法中，小數(shù)點(diǎn)的位置只取決于使用小數(shù)計(jì)算還是整數(shù)計(jì)算。該方法在簡(jiǎn)化數(shù)值運(yùn)算和節(jié)省存儲(chǔ)器的同時(shí)，在動(dòng)態(tài)范圍和精度之間進(jìn)行了折衷。在保持高分辨率同時(shí)要求大范圍數(shù)值的情況下，基于大小和指數(shù)移位的小數(shù)點(diǎn)就很適合。
　　非常大和非常小的數(shù)可以按浮點(diǎn)格式存儲(chǔ)，用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示。浮點(diǎn)數(shù)由尾數(shù)和指數(shù)構(gòu)成。浮點(diǎn)數(shù)的每一部分都以浮點(diǎn)格式存儲(chǔ)。通常，尾數(shù)以小數(shù)形式表示，而指數(shù)通常用無符號(hào)位整數(shù)形式表示。
　　如果浮點(diǎn)數(shù)不包括多余的符號(hào)位，即所有位都是有效的，那么就要把它規(guī)格化。規(guī)格化為有用位數(shù)提供最高的精度。它也簡(jiǎn)化大小的比較，因?yàn)橹笖?shù)較大的數(shù)具有比較大的值，只有指數(shù)相等時(shí)才有必要比較尾數(shù)。大多數(shù)實(shí)例（包括這里給出的例子）都采用規(guī)格化輸入從而產(chǎn)生規(guī)格化結(jié)果。
　　取決于動(dòng)態(tài)范圍或精度的那個(gè)參數(shù)對(duì)于給定應(yīng)用更重要，定點(diǎn)DSP上的浮點(diǎn)仿真采用的形式可以是全I(xiàn)EEE-754浮點(diǎn)格式或非IEEE浮點(diǎn)格式。在某些情況下，甚至雙精度定點(diǎn)表示法也可以滿足。