پردازشگر سیگنال دیجیتال

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
یک تراشه DSP

پردازشگر سیگنال‌های دیجیتال (به انگلیسی: DSP یا Digital Signal Processorریزپردازنده یا مجموعه مداری که بر روی سیگنال‌های دیجیتالی ورودی بر اساس الگوریتم تعریف شده پردازش خاصی را انجام می‌دهد. مثلاً در دوربین دیجیتال اطلاعات خام خروجی از سنسور تصویر و مبدل آنالوگ به دیجیتال را دریافت کرده و تصویر قابل نمایش در صفحه نمایشگر یا قابل انتقال به کامپیوتر را تشکیل می‌دهد.[۱][۲]

سیگنال دیجیتال، سیگنالی است که هم از نظر زمان رخداد و هم از نظر مقدار در بازهٔ خاصی محدود شده باشد. سیگنال دیجیتال در مقابل سیگنال آنالوگ تعریف می‌شود، که در آن حدودی برای پارامترهای فوق‌الذکر تعریف نمی‌شود. سیگنال دیجیتال از نظر ریاضی سیگنالی است که فقط از صفرها و یک‌های منطقی تشکیل شده باشد. این یک و صفرها ممکن است به شیوه‌های مختلفی نشان داده شوند که به این شیوه، کدینگ سیگنال گویند.

الگوریتم‌های پردازش دیجیتال عملاً نیاز به انجام اعمال ریاضی زیاد روی داده‌ها با سرعتی بالا و پی درپی دارند سیگنال‌ها (احتمالاً از گیرنده‌های صدا یا تصویر) پیوسته از انلاگ به دیجیتال تبدیل شده بصورت دیجیتال بکار برده و تغییر می‌کنند و سپس دوباره به فرم انلاگ همانطور که در دیاگرام زیر قابل مشاهده است تبدیل می‌شود

DSP block diagram.svg

بسیاری از برنامه‌های (DSP) بخاطر تاخیر کار سیستم با مشکل مواجه می‌شوند چون عملیات (DSP) باید در زمان ثابت کامل شود، و پردازش نمی‌تواند به تعویق بیفتد

بیشتر پردازنده‌های عمومی-کاربرد و سیستم‌عامل‌ها می‌توانند الگوریتم‌های (DSP) را با موفقیت انجام دهند اما برای دستگاه‌های قابل حملی همچون تلفن همراه و (PDA) بخاطر مصرف برق زیاد و اندازه بزرگ مناسب نیستند، یک پردازشگر سیگنال دیجیتال، راه‌حل نسبتاً کم‌هزینه‌ای، با اجرای بهتر، تاخیر کمتر و بی‌نیاز از خنک‌کننده و باتری‌های بزرگ می‌باشد.

پردازشگر سیگنال دیجیتال[ویرایش]

یک پردازشگر سیگنال دیجیتال یک میکروپروسسور ویژه است با معماری خاصی که برای نیازهای قابل استفادهٔ پردازش سیگنال دیجیتال بهینه شده است. از اهداف پردازشگرهای سیگنال دیجیتال می‌توان به اندازه‌گیری، فیلتر و/یا فشرده سازی سیگنال‌های آنالوگ پیوستهٔ دنیای واقعی اشاره کرد. از اهداف کلی میکروپروسسورها این است که می‌توانند الگوریتم‌های پردازش سیگنال‌های دیجیتال را با موفقیت اجرا کنند؛ ولی پردازشگرهای سیگنال دیجیتال مخصوص کارایی بهتری دارند بنابراین برای وسیله‌های قابل حمل مثل تلفن همراه به خاطر محدودیت در توان مصرفی مناسب تر می‌باشند. پردازشگرهای سیگنال دیجیتال اغلب از معماری‌های ویژه برای حافظهٔ خود استفاده می‌کنند که می‌توانند داده‌ها و/یا دستورالعمل‌هایی را به طور هم‌زمان بگیرند.

مرور کلی[ویرایش]

الگوریتم‌های پردازش سیگنال دیجیتال به طور معمول به تعداد زیادی عملگرهای ریاضی که بر روی داده‌های نمونه با سرعت و تکرار انجام می‌شوند نیازمند است. سیگنال‌های گرفته شده از صوت و تصویر به طور مداوم از آنالوگ به دیجیتال تبدیل می‌شوند، به صورت دیجیتال دستکاری می‌شوند سپس به فرم آنالوگ تبدیل می‌شوند. بیشتر برنامه‌های پردازش سیگنال دیجیتال قیودی برای latency دارند. عمل پردازشگرهای سیگنال دیجیتال باید در زمان مشخصی به پایان برسد و پردازش‌هایی که بعد از این زمان انجام می‌شوند قابل دوام نیستند. بیشتر میکروپروسسورهای عمومی و سیستم‌های عامل می‌توانند الگوریتم‌های پردازشگر سیگنال دیجیتال را با موفقیت اجرا کنند، ولی برای وسایل قابل حمل مثل موبایل و ... به خاطر محدودیت توان مناسب نیست. اگرچه پردازشگرهای سیگنال دیجیتال خاص تمایل دارند راه حل‌هایی با هزینهٔ کمتر، کارایی بالاتر، تاخیر زمانی کمتر و البته بدون نیاز به انرژی الکتریکی زیاد تولید کنند.

منابع[ویرایش]

  1. Yovits, Marshall C. (1993). Advances in computers 37. Academic Press. pp. 105–107. 
  2. Liptak, Béla G. (2006). Instrument Engineers' Handbook: Process control and optimization 2. CRC Press. pp. 11–12.