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使 DSP 实用化所需的第一个关键发展是 IC 的发明。几乎同时，德州仪器 (TI) 的 Jack Kilby 和仙童半导体的 Robert Noyce 设想了两种截然不同的方法来构建第一个集成电路。1959 年 2 月，TI 的 Kilby 首先申请了专利。Kilby 曾设想在一根硅棒上构建多个电子元件，然后使用小的金键合线将它们连接在一起。在申请专利之前，他实际上确实在 1958 年建造了这样的电路。然而，Kilby 错综复杂的手工组装过程是完全不切实际的，而且不太可能扩大到商业批量生产。3 ~& l, [/ P# t9 t. o, k$ A
' M" n7 e8 {/ Z. rNoyce于 1959 年初提出的想法是使用光刻技术，仙童半导体已经使用这种技术制造硅晶体管，在一个芯片上对多个电子元件进行成像，然后使用相同的光刻技术将这些元件与金属互连层互连。他将细节留给 Jean Hoerni，后者开发了自那时以来一直用于制造 IC 的平面工艺。Noyce 和 Fairchild 比 Kilby 晚，但仍是在 1959 年就这些想法申请了专利。9 H9 U1 [0 g4 | |' W
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用于制造 IC 的实用制造方法只是所需的许多关键发展中的第一个。早期的数字 IC 太原始，并且包含的晶体管太少，无法认真考虑将它们用于实际的 DSP。那是因为 DSP 涉及一个非常深奥的概念——称为数学。特别是，您需要两个关键的数学运算符——乘法和加法——并且您需要使用大量这些运算来执行 DSP。我们中的一些人成为了数字工程师，所以我们可以忘记数学。
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DSP 工程并非如此。使用 DSP 时，无法逃避数学运算。
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当电子世界正在等待足够的半导体技术进步使 DSP 成为一种实用技术时，世界其他地方已经迫不及待了。Bell System 需要开发方法来通过其庞大的线路安装基础来填充更多语音容量，而 PCM 显然是第一步。此外，二战后军队对雷达和声纳的使用蓬勃发展，DSP 显然是改进和提高这些系统能力的途径。通信卫星最初是在 1945 年由 Arthur C. Clarke 撰写的一篇论文中设想的，它将需要数字通信来解决一些可怕的信噪比问题，这些问题涉及向地球轨道发送信号和从地球轨道接收信号。7 N6 x. f- d, o3 i* Q! c- s
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世界已准备就绪，但 IC 尚未准备就绪。
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" \! v" l8 o* M6 P( e当 DSP 世界等待半导体技术迎头赶上时，信号处理理论家却没有。贝尔实验室的 Binshu Atal 和 Manfred Schroeder 于 1967 年开发了自适应预测编码 (Adaptive Predictive Coding：APC)，这使得从 4.8kbps 比特流中获得适度的音频成为可能。5 w# g4 \6 E1 c, q& ~: {+ [
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然后，Atal 开发了用于语音压缩的线性预测编码 (Linear Predictive Coding：LPC)。几乎同时，名古屋大学的 Fumitada Imakura 和 NTT 的 Shuzo Saito 开发了偏相关（partial correlation：PARCOR）编码，这是一种非常相似的算法。这些新的语音处理算法自然需要更多的计算——更多的乘法和加法——这使得需要专门的 IC 来使 DSP 实用且具有成本效益变得越来越明显。
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! y4 _+ x# F! d# `但是，通过带宽受限的电话信道运行的语音并不是唯一需要 DSP 信号的地方。雷达和声纳信号处理算法也需要它。真正占用带宽的电视信号需要它。只要技术实用，生成和接收的每个信号都可以从 DSP 中受益。如果它不需要装满 TI 和许多其他供应商在 1960 年代销售的中型 IC 的机架和电路板机架就好了。
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英特尔于 1971 年推出的第一个商用微处理器 4004 是对即将到来的事物的第一个暗示。Intel 4004微处理器当然可以进行乘法和加法运算，但是一次只能加四位，而且乘法是一个多步指令序列。硅是愿意的，但 ALU 和位宽很弱。
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发表于 2021-9-17 09:57
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