PD-S開発・運用の方法論 · フィジカルコンピューティング

DSP（デジタルシグナルプロセッサ）

Digital Signal Processor

でぃーえすぴー

デジタル信号処理に特化したプロセッサ。積和演算（MAC演算）を1クロックで実行できるハードウェア乗算器やバレルシフタを備える。音声処理、画像処理、通信処理などに使用される。

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他の資格での定義

音声や画像などの信号処理に特化したプロセッサ。積和演算を1命令で高速に実行する回路を備え、フィルタ処理や符号化・復号を効率よく行うため、通信機器や音響機器に組み込まれる。

音声、画像、通信などのデジタル信号処理に特化したプロセッサ。積和演算を1命令で高速に実行する回路を備え、フィルタ処理や高速フーリエ変換などを汎用のCPUより効率よく処理できる。

Past Exams

過去問で 3 回出題（応用情報技術者試験 2・エンベデッドシステムスペシャリスト試験 1）。うち 1 回は用語そのものを問う問題です。

出典: 独立行政法人情報処理推進機構（IPA）の過去問題。問題文は IPA のサイトの PDF で確認できます。「用語を問う問題」は、この用語の説明や特徴そのものを問う問題です。用語名で照合しているため、関係の薄い問題が含まれることがあります。

パイプライン処理において命令の実行が妨げられる状況。データハザード（前の命令の結果を待つ）、制御ハザード（分岐命令による予測失敗）、構造ハザード（ハードウェア資源の競合）の3種類がある。フォワーディングや分岐予測で対策する。

複数のCPUコアを1つのチップに搭載したプロセッサ。並列処理による性能向上が可能だが、組込みシステムではコア間の排他制御やリアルタイム性の保証が課題となる。AMP（非対称型）とSMP（対称型）の構成がある。

離散的な時系列データを周波数領域の表現に変換する数学的手法。信号に含まれる各周波数成分の振幅と位相を求められる。FFT（高速フーリエ変換）はDFTを計算量O(n^2)からO(n log n)に高速化したアルゴリズム。

離散フーリエ変換（DFT）を高速に計算するアルゴリズム。計算量をO(n^2)からO(n log n)に削減する。音声処理、画像処理、通信における周波数解析に不可欠で、データ点数は2のべき乗にすることが多い。

CPU、メモリ（ROM/RAM）、I/Oポート、タイマ、AD変換器などの周辺回路を1チップに集積した集積回路。マイコンとも呼ばれ、家電、自動車、産業機器など幅広い組込み機器に使用される。

複数の演算器を備え、依存関係のない複数の命令を同時に発行して並列に実行するプロセッサの方式。命令の取出しから実行までの順序をハードウェアが動的に制御して命令レベルの並列性を引き出し、1クロック当たりに実行する命令数を増やす。