數(shù)字信號處理器技術(shù)原理練習(xí)題說明：`RPT#7`表示重復(fù)7次（共8次操作），`MAC*CP+,*DP+`每次取系數(shù)`h[k]`（`*CP`）和輸入數(shù)據(jù)`x[n-k]`（`*DP`），相乘后加到累加器`AC`，然后`CP`和`DP`分別遞增1（指向`h[k+1]`和`x[n-k+1]`）。4.輸出與緩沖區(qū)更新將累加器`AC`中的結(jié)果（`y[n]`）存入輸出緩沖區(qū)：`*OP=AC`；調(diào)整輸入緩沖區(qū)：將新輸入`x[n+1]`存入延遲線（`0x2007`），并通過循環(huán)尋址使`DP`指向`x[n-6]`（下一次計算的`x[n-7]`）。第四章FFT算法與DSP應(yīng)用4.1選擇題基-2FFT算法的復(fù)數(shù)乘法次數(shù)為（）A.\(N\log_2N\)B.\(\frac{N}{2}\log_2N\)C.\(N^2\)D.\(\frac{N}{2}\logN\)答案：B解析：基-2FFT通過分治策略將N點FFT分解為2個N/2點FFT，每個N/2點FFT需\((N/2)^2\)次乘法，加上N/2次旋轉(zhuǎn)因子（`W_N^k`）乘法，總運算量約為\(\frac{N}{2}\log_2N\)次復(fù)數(shù)乘法（遠(yuǎn)小于直接計算的`N^2`次）。4.2簡答題簡述FFT算法中的位反轉(zhuǎn)尋址的作用及實現(xiàn)方法。答案：作用：基-2FFT（時間抽取法）中，輸入數(shù)據(jù)需按位反轉(zhuǎn)順序排列（如N=8時，順序為`0,4,2,6,1,5,3,7`），否則輸出頻譜會混亂。位反轉(zhuǎn)尋址用于將輸入數(shù)據(jù)從自然順序重排為位反轉(zhuǎn)順序。實現(xiàn)方法：對于N=2^m點FFT，將數(shù)據(jù)索引的二進(jìn)制位反轉(zhuǎn)（如m=3時，索引3的二進(jìn)制為`011`，位反轉(zhuǎn)后為`110`即6），將數(shù)據(jù)按反轉(zhuǎn)后的索引存儲。例如，N=8時，`x[3]`（索引`011`）會被放到位置`6`（索引`110`）。4.3計算題計算16點基-2時間抽取FFT的復(fù)數(shù)乘法/加法次數(shù)，并與直接計算比較。答案：FFT運算量：復(fù)數(shù)乘法次數(shù)\(M=\frac{N}{2}\log_2N=\frac{16}{2}\times4=32\)次；復(fù)數(shù)加法次數(shù)\(A=N\log_2N=16\times4=64\)次。直接計算運算量：直接計算FFT需計算\(X[k]=\sum_{n=0}^{15}x[n]W_{16}^{kn}\)（k=0~15），每個`X[k]`需16次乘法和15次加法，總：復(fù)數(shù)乘法次數(shù)\(M_{\text{direct}}=16\times16=256\)次；復(fù)數(shù)加法次數(shù)\(A_{\text{direct}}=16\times15=240\)次。對比：FFT的乘法次數(shù)減少至直接計算的1/8（32/256），加法次數(shù)減少至1/3.75（64/240），運算效率大幅提升。第五章DSP性能優(yōu)化與實時處理5.1選擇題DSP中的流水線技術(shù)主要是為了（）A.減少指令執(zhí)行時間B.增加存儲器容量C.提高指令并行性D.降低功耗答案：C解析：流水線技術(shù)將指令執(zhí)行分為取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、寫回（WB）等階段，多個指令可在不同階段同時執(zhí)行（如指令1在執(zhí)行時，指令2在譯碼，指令3在取指），從而提高指令并行性，提升CPU吞吐量。5.2簡答題簡述DSP程序優(yōu)化的主要方法。答案：DSP程序優(yōu)化的核心目標(biāo)是減少指令周期數(shù)（CPI），主要方法包括：指令級優(yōu)化：使用專用指令（如MAC、循環(huán)指令`RPT`）、并行指令（如同時取指+取數(shù)）；數(shù)據(jù)存儲優(yōu)化：將頻繁訪問的數(shù)據(jù)（如濾波器系數(shù)、延遲線）存入片內(nèi)快速RAM（避免片外訪問延遲），使用循環(huán)/位反轉(zhuǎn)尋址減少指針操作；循環(huán)優(yōu)化：將循環(huán)體中的不變量（如系數(shù)地址）移出循環(huán)（減少重復(fù)計算），使用`RPT`指令代替`for`循環(huán)（減少循環(huán)控制overhead）；流水線優(yōu)化：避免流水線沖突（如數(shù)據(jù)相關(guān)：指令2依賴指令1的結(jié)果），通過插入`NOP`指令或調(diào)整指令順序填充延遲槽；算法優(yōu)化：選擇高效算法（如FFT代替直接DFT、FIR快速卷積代替直接卷積），使用定點算法（如Q15格式）代替浮點（減少運算時間）。5.3設(shè)計題某DSP需實時處理44.1kHz音頻信號（1024點/幀），時鐘頻率100MHz，復(fù)數(shù)乘法/加法分別需2/1個時鐘周期。判斷該DSP能否實時處理（要求處理時間<幀周期）。答案：1.計算幀周期幀周期\(T_{\text{frame}}=\frac{\text{幀長度}}{\text{采樣率}}=\frac{1024}{____}\approx0.0232\\text{s}=23.2\\text{ms}\)。2.計算FFT運算量復(fù)數(shù)乘法次數(shù)\(M=\frac{N}{2}\log_2N=\frac{1024}{2}\times10=5120\)次；復(fù)數(shù)加法次數(shù)\(A=N\log_2N=1024\times10=____\)次。3.計算處理時間總時鐘周期\(C=M\times2+A\times1=5120\times2+____\times1=____\)個；處理時間\(T_{\text{proc}}=C\times\frac{1}{\text{時鐘頻率}}=____\times10\\text{ns}=____\\text{ns}=0.2048\\text{ms}\)。4.實時性判斷\(T_{\text{proc}}=0.2048\\text{ms}<T_{\text{frame}}=23.2\\text{ms}\)，因此該DSP能實時處理。結(jié)語本練習(xí)題覆蓋了DSP技術(shù)的核心知識