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

73200. Основы молекулярно-кинетической теории. Термодинамические параметры. Масса и размеры молекул 348 KB
  Все тела -– твёрдые жидкие и газообразные –- представляют собой совокупность большого числа атомов и молекул. При изучении свойств тел и физических явлений происходящих с телами возможны два направления исследований: а молекулярно-кинетическое устанавливает законы протекания различных...
73201. Идеальные газы 136.5 KB
  Используя выводы рассмотренных вопросов разберем основные законы для газов. Основные газовые законы. Из основного уравнения кинетической теории газов можно вывести все газовые законы ранее установленные экспериментально.
73202. Основы термодинамики, Связь теплоты и работы. Механический эквивалент тепла 134.5 KB
  Термодинамика, в отличие от статистической физики, не рассматривает конкретные молекулярные картины. На основании опытных данных формулируются основные законы (принципы или начала). Эти законы и их следствия применяются к конкретным физическим явлениям, связанным с превращением энергии...
73203. Процессы в газах 161.5 KB
  Если тело не получает извне никакой энергии, то работа А при расширении совершается за счет внутренней энергии U (U = кинетической энергии теплового движения атомов вещества + потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом).
73204. Второй закон термодинамики 155.5 KB
  Первое начало термодинамики ничего не говорит о направлении теплообмена – от какого из двух различно нагретых тел должна передаваться теплота. Оно допускает переход теплоты как от горячих к холодным, так и наоборот.
73206. Волновое движение 1.28 MB
  В механике волновой процесс происходит в среде, частицы которой связаны между собой упругими силами. Общий характер волновых процессов обычно рассматривается на примере возникновения и распространения механических волн.
73207. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет 240 KB
  Поляризация света –- физическая характеристика оптического измерения описывающая поперечную анизотропию световых волн т. источниками света являются атомы а их количество в источнике N то пространственную ориентацию для произвольно выбранного момента расположение векторов источника...
73208. Дисперсия света 170.5 KB
  Под действием энергии электромагнитной волны электроны атомов, молекул и ионов среды начинают совершать гармонические колебания и становятся источником вторичных электромагнитных волн. Электроны атомов, молекул и ионов – это внешние, слабосвязанные электроны называются оптическими электронами.