與哈佛結構相關，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行時間．從而增強了處理器的處理能力。要執(zhí)行一條DSP指令需要通過取指令、譯碼、取操作數和執(zhí)行等幾個階段、DSP的流水線是指它的幾個階段在程序執(zhí)行過程中是重疊的，即在執(zhí)行本條指令的同時，下面的3條指令也依次完成了取操作數、譯碼、取指令的操作。換句話說，在每個指令周期內。4條不同的指令處于激活狀態(tài)．每條指令處于不同的階段。正是利用這種流水線機制、保證DSP的乘法、加法以及乘加運算可以在一個單周期內完成。這對提高DSP的運算速度具有重要意義，特別是當設計的算法需要進行連續(xù)的乘加運算時．這種結構的優(yōu)越性就得到了充分的友現。也正是這種結構。決定了DSP的指令基本上都是單周期指令。衡量一個DSP的速度也基本上以單周期指令時間為標準．其倒數就是MIPS。

應用處理器的產生來源和基本原理
在下一代多功能手機中，DSC、MP3、游戲和視頻等應用百花齊放。如果只用基帶芯片實現這些功能，那么將顯著增加CPU的負荷并影響通信處理性能。應用處理器(AP)適合于擴展手機功能，而且采用模塊化架構的AP子系統(tǒng)可重復用在不同移動系統(tǒng)制式的手機。

應用處理器是SoC解決方案的重要補充，今天的低功耗設計要考慮每兆赫茲毫瓦(mW/MHz)等級的功耗性能。某些應用處理器最低可以達到0.08mW/MHz，最高到0.42mW/MHz。為了支持更多的節(jié)電功能，還可以采用集成的智能LCD顯示屏，它有內置存儲器，用于緩存圖像，并有一個獨立的控制器，可以節(jié)省用于屏幕刷新的CPU周期。其它方法是通過0.13微米晶圓工藝實現的，既降低了內部I/O和核心電壓，又控制著泄漏電流。其它技術包括采用電源管理軟件來減少CPU工作周期和頻率。該技術的一個應用實例是基于ARM的Intel PXA27x XScale?處理器架構。

模塊化架構
這種雙處理器方案把基帶工作和AP工作分開，一個處理器實現基本的電話功能，另一個處理器實現多媒體功能。基帶處理器實現目前手機所做的呼叫/接聽等基本的電話功能，AP處理器專用于處理高負荷的多媒體應用。

應用處理器子系統(tǒng)的要求
1．連接簡單；連接的最簡單方式是采用一個SRAM接口。

2．“穿過”(pass through)特性

由于LCD連到AP而不是基帶處理器上，因此從基帶提取圖像送往LCD成為間接的動作。AP處理器上的“穿過”特性使得基帶處理器可以訪問LCD，即使該AP處于節(jié)電模式下。在這種模式下，不管是主LCD還是子LCD，基帶處理器都可訪問。可以“穿過”的最大器件數目設定為4。這為未來的擴展預留了空間。功耗在節(jié)電狀態(tài)下達到最低。因而手機的待機時間可以最大化。有了這種直接訪問特性，現有代碼無需修改就可重復使用。它減輕了工程師的工作負荷并縮短了開發(fā)時間。

3．基帶引導功能

通過利用這種特性，主程序可以存儲在不昂貴的NAND/AND閃存上。引導加載器將主程序從數據閃存加載到SDRAM，并最終在該SDRAM上運行它。一個不同的引導加載器可用來重寫/更新主程序。即使在重寫期間發(fā)生異常中斷，對最終產品也沒有任何損害。

4．視頻I/O

將YUV轉換成RGB或者將RGB轉換成YUV是靠硬件實現，不是靠軟件計算。這帶來速度和效率。例如：一個SXGA分辨率照相機傳感器的輸出YUV格式為4:2:2，每秒15幀，這意味著每秒可處理1,280×1,024×8×15=157,286,400字節(jié)。

5.集成基帶與AP

基帶系統(tǒng)和AP子系統(tǒng)的集成類似于把一個SRAM加到基帶處理器上。基帶應該最多保留7個I/O端口和一個中斷來控制AP。除去某些AP功能，如“基帶引導”和“穿過”，可以降低對I/O的需求。

應用處理器設計上分三大流派，一大流派是單ARM內核加陣列處理器，另一大流派為ARM內核+DSP。還有一大流派就是采用門級邏輯電路設計。還有極少數廠家使用RISC結構。

ARM內核最大的優(yōu)點是軟件操作平臺易于建設，同時性能也算不錯。缺點是性能功耗比不如DSP，因此ARM內核的運算單元適合與上層軟件鏈接而靈活控制手機中的多個設備，DSP就比較適合進行固定模式的運算。ARM性能和運行頻率關系很大。需要獲得比較強的性能就必須提高時鐘頻率，提高時鐘頻率就意味著功耗增大，德州儀器多媒體應用處理器使用的TMS320C55x DSP內核要比ARM11的效率也要高不少。

應用處理器的分類與發(fā)展
嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器，嵌入式系統(tǒng)軟件和嵌入式應用軟件組成。但是嵌入式系統(tǒng)有不同的應用形式，不同的形式決定了不同的嵌入式系統(tǒng)架構。目前主要有三種嵌入式系統(tǒng)的架構。

1.IP 級的架構。

IP級的架構是系統(tǒng)級芯片的形式(SOC)。該架構把不同的IP單元根據應用的要求集成在一塊芯片上面，并且嵌入式軟件也可以集成在這個芯片上面。

2.芯片級的架構。

嵌入式系統(tǒng)中最常見的是芯片級的架構。芯片級的架構是根據應用的要求，可以選擇相應的處理器芯片，內存組件，1O接口芯片等組成相應的嵌入式系統(tǒng)。相應的系統(tǒng)軟件和應用軟件也固化在ROM中。

3.模塊級的架構。

模塊級的架構是以X86處理器溝通的計算機系統(tǒng)模塊嵌入到應用系統(tǒng)中。把操作系統(tǒng)改造為嵌入式操作系統(tǒng)，把應用軟件固化在固態(tài)盤中。這樣這種系統(tǒng)體積小，可靠性好，具備了常用PC的通用性和便利性。這種嵌入式系統(tǒng)多用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。

Intel公司在2000年9月推出了基于StrongARM/XScale處理器的面向互聯網的嵌入式系統(tǒng)的架構，即Intel個人互聯網用戶架構PCA(Personal Internet ClientArchitecture)。PCA架構由應用子系統(tǒng)，通信子系統(tǒng)和內存子系統(tǒng)組成。PCA 的應用子系統(tǒng)是由StrongARM/XScale處理器組成的。該處理器在嵌入式系統(tǒng)的支持下，管理擴充設備內存，用戶輸入輸出，電源管理及通信子系統(tǒng)之間的交互。PCA子系統(tǒng)是由一個或者多個處理器構成完成通信協議的處理。為了提高實時處理的性能，也可以增加DSP。內存子系統(tǒng)提供低電壓，低功耗，高級程度的Flash/SRAM/DRAM的管理。支持分級存儲體系，告訴緩存，片上內存，系統(tǒng)內存等。

我們可以認為Intel公司提出的PCA架構是嵌入式系統(tǒng)的第四種架構，作為該架構中的應用子系統(tǒng)的嵌入式處理器，Intel公司推出了XScale處理器。XScale和是采用ARM VSTE架構的處理器，使Intel公司的StrongARM的換代產品。XScale是以核的形式作為ASSP(Application Specific Standard Product) .Intel公司的PXA250和PXA210應用處理器就是為手持設備設計的ASSP。