數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)是一種專門的微處理器(或SIP塊)，其體系結(jié)構(gòu)針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的操作需要進(jìn)行了優(yōu)化。DSP的目標(biāo)通常是測(cè)量、過濾或壓縮連續(xù)的真實(shí)模擬信號(hào)。大多數(shù)通用微處理器也能成功地執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理算法，但是專用的DSP通常具有更好的功率效率，因此它們更適合于便攜式設(shè)備，如移動(dòng)電話，因?yàn)殡娏ο南拗?。DSP經(jīng)常使用能夠同時(shí)獲取多個(gè)數(shù)據(jù)或指令的特殊內(nèi)存架構(gòu)。

數(shù)字信號(hào)處理算法通常需要大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算才能在一系列的數(shù)據(jù)樣本上快速和重復(fù)地執(zhí)行。信號(hào)(可能來自音頻或視頻傳感器)不斷從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字，經(jīng)過數(shù)字處理，然后轉(zhuǎn)換回模擬形式。許多DSP應(yīng)用程序?qū)ρ舆t有限制;也就是說，對(duì)于系統(tǒng)來說，DSP操作必須在一定的時(shí)間內(nèi)完成，而延遲(或批處理)處理是不可行的。

數(shù)字信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)是專門針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行優(yōu)化的。大多數(shù)也支持一些特性作為應(yīng)用程序處理器或單片機(jī)，因?yàn)樾盘?hào)處理很少是系統(tǒng)的唯一任務(wù)。

按照通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，DSP指令集通常是非常不規(guī)則的;雖然傳統(tǒng)的指令集由更一般的指令組成，允許它們執(zhí)行更廣泛的操作，但對(duì)數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行優(yōu)化的指令集包含在DSP計(jì)算中經(jīng)常發(fā)生的常見數(shù)學(xué)運(yùn)算的指令。傳統(tǒng)的和DSP優(yōu)化的指令集都能夠計(jì)算任意的操作，但是一個(gè)可能需要多個(gè)ARM或x86指令來計(jì)算的操作可能只需要DSP優(yōu)化指令集中的一條指令。

軟件架構(gòu)的一個(gè)含義是，手工優(yōu)化的匯編代碼例程通常被打包到庫中以供重用，而不是依賴于高級(jí)的編譯器技術(shù)來處理基本的算法。即使使用現(xiàn)代的編譯器優(yōu)化，手工優(yōu)化的匯編代碼更高效，而且許多與DSP計(jì)算相關(guān)的常用算法都是手寫的，以便充分利用架構(gòu)優(yōu)化。

在獨(dú)立DSP芯片出現(xiàn)之前，大多數(shù)DSP應(yīng)用程序都是使用位片處理器實(shí)現(xiàn)的。與它的組件家族的AMD 2901位片芯片是一個(gè)非常流行的選擇。有來自AMD的參考設(shè)計(jì)，但通常特定設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)是特定于應(yīng)用程序的。這些位片架構(gòu)有時(shí)包括一個(gè)外圍的乘數(shù)芯片。這些倍增器的例子包括TDC1008和TDC1010，其中包括一個(gè)累加器，提供必要的多重積累(MAC)功能。

1976年，理查德·威金斯(Richard Wiggins)向保羅·布里德洛夫(Paul Breedlove)、拉里·布蘭丁漢姆(Larry Brantingham)和德克薩斯州儀器公司達(dá)拉斯研究中心(Dallas research facility)的吉恩·弗朗茨(Gene Frantz)提出了“說話和拼寫”的概念。兩年后的1978年，他們制造了第一個(gè)Speak & Spell，技術(shù)中心是TMS5100，這個(gè)行業(yè)的第一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器。它還設(shè)置了其他里程碑，成為第一個(gè)使用線性預(yù)測(cè)編碼來執(zhí)行語音合成的芯片。

1978年，英特爾發(fā)布了2920作為“模擬信號(hào)處理器”。它有一個(gè)內(nèi)置信號(hào)處理器的芯片ADC/DAC，但它沒有硬件倍增器，在市場(chǎng)上也不成功。1979年，AMI發(fā)布了S2811。它被設(shè)計(jì)成一個(gè)微處理器外圍設(shè)備，它必須由主機(jī)初始化。S2811在市場(chǎng)上同樣不成功。

在1980年第一個(gè)獨(dú)立的,完整的需求方——NECPD7720和AT&T DSP1國際固態(tài)電路會(huì)議上提出了80年。這兩個(gè)處理器都受到了PSTN電信的研究的啟發(fā)。Altamira DX-1是另一種早期的DSP，它利用了帶有延遲分支和分支預(yù)測(cè)的quad整數(shù)管道。

另一個(gè)由德州儀器公司(TI)生產(chǎn)的DSP，在1983年推出的TMS32010，被證明是一個(gè)更大的成功。它是基于哈佛的架構(gòu)，所以有單獨(dú)的指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它已經(jīng)有了一個(gè)特殊的指令集，它的指令類似于加載和積累或多重積累。它可以在16位數(shù)字上工作，需要390個(gè)ns來進(jìn)行多重加法運(yùn)算。TI現(xiàn)在是通用DSP的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。

大約五年后，第二代DSP開始傳播。他們有3個(gè)記憶，可以同時(shí)存儲(chǔ)兩個(gè)操作數(shù)，還包括硬件加速緊密循環(huán);他們也有一個(gè)可以循環(huán)尋址的尋址單元。他們中的一些人使用24位變量，而一個(gè)典型的模型只需要21個(gè)ns就可以了。這一代的成員就是AT&T DSP16A或者摩托羅拉56000。

第三代的主要改進(jìn)是在數(shù)據(jù)路徑中出現(xiàn)了特定于應(yīng)用程序的單元和指令，或者有時(shí)是協(xié)處理器。這些單元允許直接硬件加速非常具體但復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，像傅里葉變換或矩陣運(yùn)算。一些芯片，如摩托羅拉MC68356，甚至包括一個(gè)以上的處理器內(nèi)核并行工作。其他1995年的DSP是TI TMS320C541或TMS 320C80。

第四代最好的特點(diǎn)是指令集和指令編碼/解碼的變化。添加了SIMD擴(kuò)展，并出現(xiàn)了VLIW和超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)。和往常一樣，時(shí)鐘速度增加了;現(xiàn)在已經(jīng)有了3個(gè)MAC電腦。