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

18604. Локальные вычислительные сети Ethernet 28.5 KB
  Локальные вычислительные сети Ethernet Состав аппаратуры Одной из первых среди ЛВС шинной структуры была создана сеть Ethernet разработанная фирмой Xerox. В этой сети был применен метод доступа МДКН/ОК. Позднее Ethernet стала основой стандарта IEEE 802/3. Другой вариант шинных ЛВС соот
18605. Каналы передачи данных в корпоративных сетях 41 KB
  Каналы передачи данных в корпоративных сетях Характеристики и типы каналов передачи данных Применяемые в вычислительных сетях каналы передачи данных классифицируются по ряду признаков. Вопервых по форме представления информации в виде электрических сигналов кан
18606. История САПР 26.3 KB
  История САПР Система автоматизированного проектирования САПР в англоязычном написании CAD System Computer Aided Design System это система реализующая проектирование при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ. В настоящий момент с...
18607. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПРОЕКТНЫХ УРОВНЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 33.5 KB
  ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПРОЕКТНЫХ УРОВНЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Выполнение проектных операций и процедур в САПР основано на оперировании математических моделей ММ. С их помощью прогнозируются характеристики и оцениваются возможности предложенных вариантов схем и констр...
18608. Требования к математическим моделям и их классификация 48 KB
  Требования к математическим моделям и их классификация Под математической моделью ММ конструкции технологического процесса и его элементов понимают систему математических соотношений описывающих с требуемой точностью изучаемый объект и его поведение в производст...
18609. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ 69 KB
  МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ Получение математических моделей элементов включает в себя следующие операции: Выбор свойств объекта которые подлежат отражению в модели. Выбор основан на анализе возможных применений модели и определяет сте
18610. Иерархия математических моделей в САПР 82.5 KB
  Иерархия математических моделей в САПР Блочноиерархический подход к проектированию радиоэлектронных средств РЭС включает в качестве своей основы иерархию математических моделей. Деление моделей по иерархическим уровням уровням абстрагирования происходит по сте
18611. Автоматизация проектирования 41 KB
  Автоматизация проектирования Проектирование процесс составления описания необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта и или алгоритма его функционирования. Проектирование сложный спе...
18612. Стадии проектирования САПР 29 KB
  Стадии проектирования САПР В России действует государственный стандарт на стадии проектирования САПР ГОСТ 34.60190. Существует и международный стандарт на стадии жизненного цикла программной продукции ISO12207:1995. Проектирование как процесс развивающийся во вр...