Реферат: Сигнальні мікропроцесори

У цей час став популярний і інший підхід до одержання високої продуктивності. Велика кількість транзисторів на кристалі може бути використана для створення симетричної мультипроцесорної системи з більше простими процесорами, що обробляють цілочислені операнди. Прикладами таких медійних процесорів є Mediaprocessor компанії MicroUnity, Trimedia компанії Philips, Mpact Media Engine компанії Chromatic Research, NV1 компанії Nvidia, MediaGx компанії Сyrix. Ці процесори створювалися, виходячи з потреби обробки в реальному часі відео- і аудіоінформації в мультимедійних ПК, ігрових приставках, побутових радіоелектронних приладах. У зв'язку з більш простою системотехнікою в порівнянні з універсальними сигнальними процесорами вартість медійних процесорів досить низька (порядку $100 ), а значення показника «продуктивність/вартість» на два-три порядка більше. Пікове значення продуктивності медійних процесорів становить кілька мільярдів операцій у секунду.

У числі найпоширеніших сигнальних процесорів можна назвати вироби наступних компаній Motorola (56002,96002),Intel (i960),Texas Instruments (TMS320Cxx),Analog Devices (21xx,210xx). Більша продуктивність, необхідна при обробці сигналів у реальному масштабі часу, спонукала дві останні з перерахованих компаній випустити трансп’ютерні сімейства мікропроцесорів TMS320C4x і ADSP2106х, орієнтовані на використання в мультипроцесорних системах.

Вибір того або іншого процесора для реалізації конкретного проекту є складним завданням, однак слід зазначити перевагу процесорів компанії Analog Devices для додатків, що вимагають виконання більших обсягів математичних обчислень (таких як цифрова фільтрація сигналів, обчислення кореляційних функцій і т.п.) оскільки їхня продуктивність на подібних завданнях вище, ніж у процесорів компанії Motorola, Texas Instruments. У той же час для завдань, що вимагають виконання інтенсивного обміну із зовнішніми пристроями (багатопроцесорні системи, різного роду контролери) переважніше використати процесори фірми Texas Instruments, що володіють високошвидкісними інтерфейсними підсистемами.

3. Сигнальні процесори компанії ANALOG DEVICES

3.1 Структурна схема ADSP 21 xx та призначення функціональних блоків

Існує два сімейства цієї компанії:

- ADSP21xx - набір однокристальних 16-розрядних МП із загальною базовою архітектурою, оптимізованою для виконання алгоритмів цифрової обробки сигналів і інших додатків, що вимагають високошвидкісних обчислень із фіксованою крапкою. На даний момент існує 14 представників, що відрізняються друг від друга набором периферійних пристроїв, розташованих на кристалі. Загальна частина - АЛУ, блок МАС, зсувач, генератор адресу даних, генератор адресу команд, ОЗУ даних, ОЗУ команд, таймер. Змінна частина - багатоканальний послідовний порт, послідовний порт 1, порт хост-интерфейса, порт прямого доступу в пам'ять, аналоговий інтерфейс.

- ADSP210xx-однокристальні 32-розрядні мікропроцесори, орієнтовані на сигнальні алгоритми, що вимагають виконання обчислень із плаваючою крапкою. (ADSP21010, ADSP21020, ADSP21060, ADSP21062).

МП містить три незалежних повнофункціональних обчислювальні пристрої: АЛУ, МАС- множинник із накопичуванням, пристрій барабанного зрушення. Кожний пристрій безпосередньо оперує з 16-розрядними даними й забезпечує апаратну підтримку обчислень із різною точністю.

Пристрій формування адреси - це генератор адреси команд (PS) і два генератори адреси даних (DAG), що забезпечують адресацію до даних і команд, розташованим як у внутрішній так і в зовнішній пам'яті. Паралельне функціонування генераторів скорочує тривалість виконання команди, дозволяючи за один такт вибирати з пам'яті команду й два операнда.

Таймер-лічильник забезпечує періодичну генерацію переривань.

Послідовні порти забезпечують послідовний інтерфейс із більшістю стандартних послідовних пристроїв, а також з апаратними засобами відбудови-стиснення-відновлення даних, що використають А і μ - закони компандирування.

Порт інтерфейсу з хост-процесором дозволяє без додаткових інтерфейсних схем взаємодіяти з головним процесором системи, у якості якого може використатися як процесор даного сімейства, так і інший мікропроцесор, наприклад Motorola або Intel8051.

Малюнок 3 Узагальнена структура мікропроцесора ADSP21хх

МП даного типу відрізняє високий ступінь паралелізму внутрішніх операцій. За один такт процесор виконує:

- генерацію адреси наступної команди;

- завантаження з пам'яті наступної команди;

- виконання однієї або двох пересилань даних;

- відновлення одного або двох покажчиків на дані;

- виконати операцію.

МП, що має периферійні пристрої у своєму змінному составі, може одночасно з виконанням команди виконати й наступні операції:

- прийняти й/або передати дані через послідовні порти;

- прийняти й/або передати дані хост-процесору;

- прийняти й/або передати дані через аналоговий інтерфейс.

Внутрішні функціональні модулі зв'язані між собою за допомогою п'яти шин: шина адреси пам'яті даних (DMA), шина адреси пам'яті команд (РМА), шина даних пам'яті даних (DMD), шина даних пам'яті команд (РМ), шина внутрішніх результатів ( R ). Перші чотири шини мають мультиплексірований зовнішній інтерфейс у вигляді шини адреси й шини даних.

мультикомпресорна процесор сигнал цифровий

3.2 Функціонування хост-порта ADSP -2181

Порт інтерфейсу хост-машини можна представити як область загальної чи пам'яті регістрів поштової скриньки, за рахунок яких здійснюється комунікація між хост-машиной і цифровим сигнальним процесором. Хост-машина звертається до порту інтерфейсу хост-машини (далі – ХИП), як до області пам'яті, що містить 8- чи 16-розрядні слова. Для процесора ХИП виступає як група з восьми регістрів, відображених у карті пам'яті даних.

ХИП складається з чотирьох функціональних блоків:

- керуючий блок інтерфейсу хост-машини;

- блок із шести регістрів даних (HDR0 – HDR5);