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

83840. Хирургическая анатомия свода и основания черепа. Виллизиев круг, синусы твёрдой мозговой оболочки, черепные нервы, оболочки головного мозга 985.14 KB
  Виллизиев круг синусы твёрдой мозговой оболочки черепные нервы оболочки головного мозга. Принято выделять три черепные ямки: переднюю от внутренней поверхности чешуи лобной кости до крыльев и площадки основной кости среднюю область пирамид височных костей заднюю от спинки турецкого седла до задних граней пирамид височных костей и борозды поперечного синуса. Оболочки головного мозга Головной мозг окружен тремя оболочками: 1 мягкой непосредственно прилежащей к его поверхности; 2 паутинной образующей узкое пространство над...
83841. Трепанация черепа. Показания, техника выполнения, осложнения. Схема кранио-церебральной топографии Кренлейна 93.22 KB
  Локализация разрезов и костного дефекта определяется локализацией патологического процесса Показания: оперативный доступ при вмешательствах по поводу операбельных опухолей головного мозга мозговых грыж водянки мозга кисты мозга и пр Техника выполнения: 1. Осложнения: Кровотечение; Инфекция; Отек головного мозга; Повреждение мозга после чего может возникнуть: Изменения в памяти поведении мышлении речи; Проблемы со зрением; Проблемы с балансом; Проблемы кишечника и мочевого пузыря; Судороги; Паралич или слабость; Реакция...
83842. Первичная хирургическая обработка ран головы 48.42 KB
  При осмотре пациента с раной головы необходимо определить: 1 ее глубину 2 наличие в ране поврежденных артериальных сосудов 3 наличие или отсутствие повреждения костей свода черепа. Наличие или отсутствие костных повреждений необходимо уточнять не только при осмотре раны но и с использованием рентгенографии черепа и компьютерной томографии головы.
83843. Хирургическая анатомия лицевого и тройничного нерва. Разрез при гнойном паротите 50.26 KB
  Хирургическая анатомия лицевого нерва Лицевой нерв смешанный. Двигательная часть начинается от ядра лицевого нерва в Варолиевом мосту. У клеток двигательного ядра имеются многочисленные чувствительные коллатерали идущие из чувствительных ядер тройничного нерва.
83844. Кровеносные сосуды лица 50.02 KB
  Артерии Верхнечелюстная артерия является одной из двухконечных ветвей наружной сонной артерии. В первом отделе следующие ветви: 1 глубокая ушная артерия разветвляется в коже наружного слухового прохода в барабанной перепонке и в капсуле височно нижнечелюстного сустава; 2 передняя барабанная артерия проникает через каменисто барабанную щель к слизистой оболочке барабанной полости; 3 нижняя альвеолярная артерия вхожи в канал нижней челюсти и отдаёт ветви к зубам и десне нижней челюсти; её конечная ветвь подбородочная артерия...
83845. Клетчаточные пространства лица. Хирургическая тактика при флегмонах лица 52.56 KB
  выше линии соединяющей углы рта. VI Клетчаточные пространства под слизистой оболочкой мышцами и органами дна полости рта: Боковые клетчаточные пространства между языком и нижней челюстью В них окруженные клетчаткой располагаются подъязычные слюнные железы с большими выводными протоками. Гнойные процессы возникающие в межмышечных клетчаточных пространствах дна полости рта могут распространятся в пределах дна полости рта. Височноязычный промежуток сообщается с жировым телом щеки крылонебной ямкой а через круглое отверстие с полостью...
83846. Хирургическая тактика при флегмонах лица 54.42 KB
  Раскрытие и дренирование флегмон скуловой области. Раскрытие и дренирование флегмон височной области. В указанной области возможно возникновение поверхностной межапоневротической подапоневротической глубокой и разлитой флегмон. Поверхностная флегмона височной области образуется между кожей и собственной височной фасцией.
83847. Подчелюстная область, треугольник Пирогова. Перевязка язычной артерии, показания, техника выполнения 48.93 KB
  В пределах подчелюстной области залегают: подчелюстная слюнная железа лицевые артерия и вена подподбородочные артерия и вена подъязычный и челюстноподъязычный нервы лимфатические узлы и клетчатка окружающая эти образования. Последняя сообщается с клетчаткой подъязычной области крыловидночелюстного окологлоточного пространств боковой области лица и шеи. Подчелюстные лимфатические узлы являются регионарными узлами челюстнолицевой области полости рта. Треугольник Пирогова Треугольное пространство в боковой части надподъязычной...
83848. Коникотомия. Показания, техника выполнения, осложнения, их профилактика 116.46 KB
  Врач встав справа от больного указательным пальцем левой руки нащупывает бугорок перстневидного хряща и углубление между ним и нижним краем щитовидного хряща соответствующее расположению конической связки. Большим и средним пальцами левой руки фиксируют щитовидный хрящ натягивая кожу над хрящами гортани и смещая кзади грудиноключичнососцевидные мышцы с расположенными под ними шейными сосудистыми пучками второй палец находится между дугой перстневидного и нижним краем щитовидного хряща. Скальпелем проводят горизонтальный поперечный разрез...