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和其他芯片不同，DSP芯片的独特之处在于能够快速对信号进行采集、变换、滤波、压缩等基本运算，而这是由于其特殊的软硬件结构所决定的。
1、哈佛结构
如图所示，该图所展示的是冯诺依曼结构和哈佛结构，大多数芯片采用的是传统结构，也就是冯诺依曼结构，而DSP芯片采用的是哈佛结构，前者只有一个存储器空间通过一组总线（地址总线和数据总线连接到内核），做一次乘法会访问4次存储器，花费4个指令周期。而后者是将存储器空间划分为程序区域和数据区域，有两组总线连接到内核，允许同时对它们进行访问，这种方式可以同时为内核提供数据和指令。
2、流水线操作
DSP采用的是流水线技术，这意味着DSP的每条指令是由片内多个功能单元分别完成取值、译码、取数、执行等多种步骤，从而可以在不提高时钟频率的前提下减少执行时间。
3、定点计算
大多数DSP使用的并非浮点计算，而是定点计算，虽然定点计算相比浮点计算精确，但胜在便宜传输速度更快，而且DSP为保证数值精确，在指令集和硬件方面都支持饱和计算、舍入和移位。
4、零开销循环
DSP有专门用于零开销循环的硬件，零开销循环是指处理器在执行循环时，不用花时间去检查循环计数器的值，条件转移到循环的顶部以及将循环计数器减一这些操作，从而减少处理时间。
5、寻址方式
DSP芯片有专门的寻址方式，它们对一些信号处理算法及操作时间起到提升作用，举个例子位倒序寻址对FFT(快速傅里叶变换)处理时间有提升作用，循环寻址对数字滤波器延时线实现有提升作用。
6、专用的硬件乘法器
如图所示，若是滤波、矩阵等这些需要大量乘法累加运算的，大部分芯片很难满足高强度的乘法运算，但DSP不同，它们采用独立的乘法器和加法器，使得在同一指令周期内可以完成相乘、累加两个运算。
7、定点DSP指令集
定点DSP指令集是按照两个目标射击的：
①使处理器能够在每个指令周期内完成多个操作，从而提高每个指令周期的计算效率；
②将存储DSP程序的存储器空间减到最小。
