华为麒麟解漫画为你解读数字信号的“速算家

今天看到一篇非常好的关于DSP的科普文。SoC厂商很少把DSP芯片作为卖点，但是DSP又是一个特别重要的IP。今天转一篇关于DSP的漫画科普文。原文出处应该来自华为的麒麟。但是本文转自：https://www.sohu.com/a/405305932_635179

DSP作为一种独特的微处理器，是业内人士经常接触的芯片。然而对于广大吃瓜小白来说，DSP是一种声名在外，却很少见到真面目的芯片。目前来看，各大厂商对DSP的宣传和描述很少，深度的科普文章对于小白来说又比较些晦涩难懂，怎样才能轻松理解DSP呢？

其实，认识DSP并不难，DSP即Digital Signal Processor，数字信号处理器。如果把DSP拟人的话，TA一定是位数学能力超强，性格单纯的技术派。今天我们通过华为麒麟发布的漫画小故事来认识DSP。

应势而生，超强数字信号计算能力“惊呆”众人

很久很久以前，森林中有一家“麒麟工坊”，工坊由CPU创办，起初只有CPU、Memory、Modem三位合伙人，慢慢的GPU、ISP、NPU、DSP等新成员相继加入。工坊内每个人都有自己独特的职能，成员之间相互合作慢慢将工坊发展壮大。

可是，如今实力雄厚的麒麟工坊，在发展过程中也并非一帆风顺。比如在DSP加入前，工坊就曾遇到一次难关。随着数字技术不断发展，更高清的语音、融合虚拟与现实AR摄影、速度更快的5G等，都对芯片的数字信号处理能力提出了更高要求。因此，麒麟工坊的工作量逐渐堆积成山。

为了完成这些任务，CPU与GPU只能加班加点地工作。然而，高压的工作不仅令CPU、CPU疲于应付，电源管理芯片也要累瘫了。

会造成这种情况，主要是因为现有的微处理器不够擅长数字信号处理。还好，麒麟工坊的外援神秘博士现身，推荐了一位新成员——DSP。

与想象中“身强力壮”的形象有些不符，DSP的结构与CPU相似，都具有完整的内核、指令集、内存等，是独立的微处理器，但是个头却比CPU小了很多，相比CPU高达2.86GHz的主频，DSP的主频只有几百MHz，不过也正因如此，DSP的能效比要更高。

举个例子，假设在同一天时间里，CPU处理30件数字信号任务需要消耗5格电，GPU处理50件数字信号任务需要消耗3格电，那么DSP完成100件任务仅消耗1格电，能效明显更优秀。这样一来，不仅能快速完成堆积的任务，电源管理芯片也得救了。

小而精的DSP，为什么能够力挽产能问题？

DSP虽然也是一块独立的微处理器，但是由于架构、指令集等之间的差异，使得DSP的能力有些“偏科”。相比较来说，CPU擅长控制、处理多样化任务，而DSP更擅长各种与数字相关的运算。

当然，偏科并非不好，CPU与DSP相比就像厨师套刀与削皮刀一样，虽然厨师刀能够擅长各种丰富多样的任务，但是在削皮方面却无法与DSP相比。在芯片领域中，CPU虽然能力出众，但在处理数字信号任务时却不如“削皮刀”DSP效率高。也正是因为如此，DSP更适合处理自己擅长的数字信号任务，充分发挥自己的价值。

DSP为什么在处理数字信号任务上如此出色，我们从架构、核心、指令集三个角度来解读。

首先在架构方面，DSP采用了哈佛架构，这一结构中程序存储器和数据存储器采用不同的总线，通过指令、数据分开的方式，两条总线能够重叠访问两个空间。这样一来DSP就有更大的存储器带宽，数据的移动和交换更加方便，本质上是非常适合处理数字信号任务的。

另外DSP的核心频率比较低。一般来讲，高频运行时钟需要更高的电压，会导致功耗迅速增长。因此频率更低的DSP采用了复杂的并行计算，能够在更短时间内以更高性能、更低功耗来完成任务。

在指令集方面DSP同样拥有很多专项优势，比如DSP具有专门的硬件乘法器，加入了单周期加指令、逆序加减指令、块重复指令等，甚至将很多常用操作组成的序列专门设计一个指令，最大化每个时钟周期能完成的工作，提升数字信号处理速度。可以说，DSP设计的初衷就是为了兼具更强大的数据处理能力和超低功耗。

在展现出过人的数字信号处理能力之后，DSP受到了工坊老员工们的认可。其后，工坊向神秘博士申请了另一位DSP。两位DSP一位负责AP内的相机、语音等任务，一位负责基带中的数字信号处理任务。

故事讲到这里，想必大家已经知道所谓的“麒麟工坊”是指麒麟SoC了。DSP在SoC设计中起到的关键性作用，就是通过高效的数字信号处理能力提升SoC的整体能效比。除此之外，DSP加入SoC后，其他元件也能够发挥更强的性能。比如ISP能够完成更加复杂的图像算法，实现了如“AR敦煌”等打破文化与时空界限的出色应用。