Arquitectura de los DSP

 • DSP. Un procesador digital de señal es un dispositivo con capacidad de procesamiento en línea, o en tiempo real, de información que presenta, a la vez, características de microcontrolador y microprocesador. Posee una CPU de gran potencia de cálculo preparada para el tratamiento digital de señales en tiempo real y para la realización del mayor número de operaciones aritméticas en el menor tiempo posible. Por tanto, su circuitería interna ha sido optimizada para la implementación de funciones tales como el filtrado, la correlación, el análisis espectral, etc., de una señal digital de entrada al sistema

El procesamiento de señales digitales es una tecnología que podemos clasificar como «dominante» en nuestra sociedad actual. Constituye la base de lo que conocemos como electrónica de consumo, multimedia, telefonía IP, telefonía sin hilo de tipo digital, procesamiento de imágenes (especialmente con fines médicos), y actualmente se empieza a utilizar en automoción y en aplicaciones domésticas (domótica). El procesado de señales digitales en línea o en tiempo real, tal y como lo conocemos hoy día, comenzó realizándose en los años sesenta sobre máquinas VAX y DEC PDP (en 1965 se presenta el PDP-8, que podía colocarse en una mesa de laboratorio, cuando la mayoría de los computadores necesitaban una habitación con aire acondicionado y cuyas últimas versiones incorporan por primera vez estructura de bus). CAD DSP CDA Control del sistema Control digital Entrada analógica Salida analógica En la década de los años setenta aparecieron algunas máquinas de cálculo que usaban chips de lógica discreta en tecnología TTL y que iban acompañados por una unidad aritmética programable de cuatro bits, para realizar las funciones de procesamiento de los datos en tiempo real. Estos primeros sistemas eran lentos y muy voluminosos. El primer multiplicador integrado en un chip lo comercializa en 1973 la compañía TRW, aunque a un excesivo coste. Posteriormente, en 1978, AMI anuncia el primer circuito integrado diseñado específicamente para el procesado de señales en tiempo real, el S2811, con capacidad para procesar datos de 12 bits. Este dispositivo no llegó a alcanzar niveles importantes de venta en su comercialización. En 1979, Intel introduce el Intel 2920, al que denominó «chip procesador analógico de señales», dado que disponía de periféricos de conversión analógico-digital y digital-analógico (después de todo, se trataba de un dispositivo capaz de procesar digitalmente señales analógicas). El Intel 2920 no disponía de multiplicador interno y era extremadamente lento en la realización de cualquier operación aritmética (ciclo máquina de 600 ns) para hacerlo útil en el procesamiento de señales de audio (el ámbito de aplicación que inicialmente estaba reservado a los DSP). El primer DSP, con una unidad multiplicadora y otra acumuladora (MAC) integradas en el chip, lo comercializa a principios de 1980 NEC (el µPD7720). Tenía un ciclo máquina de 122 ns, operando su unidad MAC en dos ciclos máquina. Se trató del primer dispositivo comercial útil en el procesamiento de señales de audio y con aplicación en el espectro audible (hasta unos 20 kHz). Ese mismo año, Ed Cordell diseñó para Texas Instruments el boceto de lo que sería la primera arquitectura de DSP fabricada por la compañía. Dicha arquitectura fue posteriormente optimizada por Surendar Magar, para favorecer la ejecución de los algoritmos de procesamiento de la señal conocidos en la fecha. Así, en abril de 1982 se lanza comercialmente el primer DSP de la familia TMS320 de Texas Instruments, el TMS32010, diseñado en tecnología TTL. Posteriormente se incorpora la tecnología CMOS al proceso de fabricación y se complica el diseño del chip, hasta llegar a los potentes sistemas de 60 Procesadores digitales de señal de altas prestaciones de Texas InstrumentsTM hoy en día, optimizados en el hardware para el procesado de la señal. El desarrollo inicial de los DSP por parte de Texas Instruments se puede considerar casi como un trabajo visionario, dado que la rentabilidad de estos dispositivos no aparece hasta la década de los años noventa. Hoy en día, los DSP suponen un negocio anual para Texas Instruments que supera los 5.000 millones de dólares estadounidenses (sin contar los 10.000 millones de dólares que implica la venta de periféricos específicamente diseñados para ellos).