18803

Назначение и особ-ти архитектур цифровых сигнальных процессоров

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Назначение и особти архитектур цифровых сигнальных процессоров. Цифровой сигнальный процессор ЦСП это специализированный процессор предназначенный для обработки в реальном масштабе времени сигналов непрерывного вида с использованием математического аппарата ц

Русский

2013-07-08

34.91 KB

10 чел.

Назначение и особ-ти архитектур цифровых сигнальных процессоров.

Цифровой сигнальный процессор (ЦСП) – это специализированный процессор, предназначенный для обработки в реальном масштабе времени сигналов непрерывного вида с использованием математического аппарата цифровой обработки сигналов (ЦОС).

Отличительной особенностью задач цифровой обработки сигналов является поточный характер обработки больших массивов данных в режиме реального времени, требующий от технических средств высокой производительности и обеспечения возможности интенсивного обмена с внешними устройствами . Соответствие данным требованиям достигается благодаря специфической архитектуре сигнальных процессоров и проблемноориентированной системе команд. Сигнальные процессоры обладают высокой степенью специализации. В них широко используются методы сокращения длительности командного цикла, характерные и для универсальных RISC-процессоров, также как конвейеризация на уровне отдельных микроинструкций, размещениеоперандов большинства команд в регистрах, использование теневых регистров для сохранения состояния вычислений при переключении контекста. В то же время для сигнальных процессоров характерным является наличие аппаратного умножителя, позволяющего выполнять умножение двух чисел за один командный такт.

Основные достоинства ЦСП

1. Перепрограммируемость.

2. Стабильность.

3. Повторяемость.Характеристики цифровых схем практически не изменяются от устройства к устройству. Одна и та же операция умножения, выполненная на 1000 компьютеров или ЦСП, дает совершенно одинаковый результат.

4. Специальные приложения. Некоторые алгоритмы обработки сигналов, например, канальное кодирование, могут быть реализованы только цифровыми методами.

Стандартная схема применения ЦСП

Аналоговый сигнал Х(t) преобразуется в цифровую форму в аналогоцифровом преобразователе (АЦП) и в виде последовательности многоразрядных двоичных слов Х(kt) поступает в ЦСП. ЦСП производит преобразование входной последовательности в соответствии с определенным алгоритмом ЦОС. Выходная последовательность двоичных слов Y(kT) поступает в цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), где формируется выходной аналоговый сигнал Y(t). Следует отметить, что данная схема условна, поскольку у ЦСП в зависимости от особенностей аппаратуры может быть либо цифровой вход, либо цифровой выход, либо и цифровой вход и цифровой выход. Но независимо от этого основное назначение ЦСП заключается в выполнении в реальном масштабе времени алгоритмов ЦОС.

Примеры использования ЦСП:

1. Системы цифрового управления. В тех системах управления объектами, где не хватает скорости или разрядности микроконтроллеров применяют ЦСП.

2. Обработка звука.

3. Видеотелефоны.

4. Модемы.

5. Трехмерная графика.

6. Обработка изображений.

7. Устройства для мобильных телефонов.

Особенности архитектуры

Структура ЦСП

Типовые ЦСП состоят из :

• арифметикологического устройства (АЛУ);

• блока аппаратного умножения;

• памяти программ и данных;

• портов ввода/вывода.

Конфигурация зависит от назначения устройства. Например, для звуковой системы потребуются АЦП и ЦАП, в то время как сетевому коммутатору они не нужны. Рассмотрим наиболее важные компоненты ЦСП.

АЛУ выполняет основные операции: сложение, вычитание, сдвиг и другие.

ЦСП обязательно имеют блок аппаратного умножения. Иногда используются дополнительные арифметические блоки, предназначенные для выполнения других математических вычислений и логических операций в то время, когда основной арифметический блок занят. Наиболее развитые ЦСП содержат векторные сопроцессоры.

ЦСП обычно имеют последовательные и параллельные порты для высокоскоростнойсвязи с другими процессорами и преобразователями форматов данных. Последовательные интерфейсы упрощают алгоритмы декодирования адреса.

Память данных и память программ содержат, соответственно, информацию и команды для ЦСП. В большинстве случаев, ЦСП считывает в памяти данных некую информацию, обрабатывает ее согласно очередной команде и записывает обратно в память. В большинстве современных ЦСП память данных реализована на кристалле и работает значительно быстрее, чем внешняя.

Аналогоцифровой и цифроаналоговый преобразователи выполняют для ЦСП роль «переводчиков». ЦСП может работать только с цифровыми данными, поэтому сигналы, поступающие из внешнего мира, должны быть преобразованы в цифровые сигналы на входе и в аналоговые на выходе.

Современные ЦСП также содержат различные оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), таймеры, менеджеры событий, блоки управления энергоресурсами и т.п.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7667. Художньо-публіцистичні жанри 66.5 KB
  Художньо-публіцистичні жанри Написати два повноцінних нариси та два повноцінних есе. Прикладів шукати не треба, лише для себе. Забужко Мова і влада - почитати і порефлексувати (письмово). Взяти будь-який публіцистичний матеріал і визначити, які оц...
7668. Языкознание как наука 83.5 KB
  Языкознание как наука. Языкознание - наука о языке, его происхождении, свойствах и функциях. Языкознание - одна из древнейших отраслей знаний. Возникло с появлением школ ок. 3 тыс. до н.э. Возникновение первых словарей, грамматик. Подлинно...
7669. Планування цехів та служб підприємства 26.96 KB
  Планування цехів та служб підприємства Під генеральним планом розуміється план розташування на ділянці всіх будівель підприємства, споруд і пристроїв (складських, транспортних, енергетичних, інженерно- і санітарно- технічних), зелених насаджень і о...
7670. Поняття і види операцій на виробничому підприємстві 24.02 KB
  Поняття і види операцій на виробничому підприємстві Системні властивості часових звязків виявляються в зєднанні речових елементів процесу в просторі і в часі таким чином, щоб функціонування елементів системи (підрозділів підприємства) за...
7671. Поняття і основні елементи виробничої структури підприємства 40.26 KB
  Структура виробничого процесу. Виробничий процес - це сукупність взаємоповязаних дій людей, засобів праці та природи, потрібних для виготовлення продукції. Основними елементами виробничого процесу є процес праці як свідома діяльність людини, предмети та засоби праці...
7672. Поняття і показники виробничої потужності підприємства 55.82 KB
  Поняття і показники виробничої потужності підприємства Кожне підприємство як товаровиробник має певну виробничу потужність, яка справляє вирішальний вплив на багато важливих параметрів його виробничої діяльності. Під виробничою потужністю розуміють ...
7673. Системи оперативно–календарного планування виробництва 52.91 KB
  Системи оперативно–календарного планування виробництва Зміст і завдання оперативно-календарного планування Сформована на кожному етапі планування виробнича програма підприємства повинна бути деталізована у часі та доведена до конкретних виробни...
7674. Склад і завдання енергетичного господарства підприємства 19.19 KB
  Склад і завдання енергетичного господарства підприємства Склад і основні задачі Енергетичне господарство підприємства постачає його виробничі і господарсько-побутові служби усіма видами енергії (електроенергія, теплова енергія палива, пари, га...
7675. Склад і завдання інструментального господарства 21.54 KB
  Склад і завдання інструментального господарства Інструментальне господарство - це сукупність загальнозаводських і цехових підрозділів, які зайняті постачанням, виготовленням, ремонтом, відновленням інструменту і технологічної оснастки, їх облік, збе...