Солонина А., Улахович Д. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов (2002)

Алла Солонина, Дмитрий Улахович, Лев Яковлев ! , Алгоритмы и процессоры циФровой обработки сигналов ! методы и базовые алгоритмы йрхитектура процессоров Представление данных Основы проектирования систем цифровой обработки сигналов Алла Солонина Дмитрий Улахович Лев Яковлев Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций в качесглве учебноао пособия дпя сгпуденпюв, обу еющихся по направлению б54400 "Телекоммуникации" Санкт-Петербург «БХВ-Петербург» 2002 7ДК 681.3.06 Солонина А. И., Улахович Д. А., Яковлев Л. А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. — СПбл БХВ-Петербург, 2002.

— 464 сз ил. 18В1Ч 5-94157-065-1 Учебное пособие посвящено базовым алгоритмам ЦОС и архитектуре ЦПОС на примеРах пропессоров фирм Техвз 1пппхесцуз, Апа!оз Оеысез И Магога). Рассмат12иваются принципы пост12оения и ха)жкуеристики цифровых процессоров обрабог кн сигналов, представление и обработка данных, команды, типы адресации опе-' рандов. Описывается работа различных устройств внугрикристальной периферии. Обсуждаются вопросы подготовки программ пользователя: этапы разработки и отладки, особенности и элементы языков ассемблера различных процессоров, соства пакетов программного обеспечения, а также использование языка С.

Изложение сопровождается многочисленными примерами и иллюстрациями. Дт студентов, прспадаеателей, ннзкенерае и научных рабтпннкае, разрабатыеающш и применяющих НПОС УДК 681 3 06 Грулвв подготовки издаивяг ЛиЦензиЯ ИД На 02Я29 аг ая.07.ОО. ПаДписанс е печать ЗВ.09.02. Формат уо пюу». Лечвга офсегнвн усп. печ. н. Зу.яг. Дап. тираж васа злз, Заказ рЬ лгб 'Зхв.пегербувг', 199000, свинг-пегербург. Изыяансвсяиа пр., ак гигиеническое заилпчениа нв тюдуицип, ювпп нь 77ло.алба.дл01037л3.02 ог 13.03.2002 г.

выдана депертыенты ГСЗИ Минзррявв пассии. Отпечатано с голевых дизпазитвае в дкедеыическса гиптрзфии Иеуяя" Рдн. 19903я, Санкт-Петербург, 9 линия, 12. Вуц 5-94157-065-1 О салан»» А и., улаьазнг д А, ялаалаа л. А, 2001 О ОЕ»рьаиниа, иьлзгьльагза "бка-лыареуья, 2001 Гневный редактор Зпв. Рслпкцнсй Редактор Компьютерная верстка Корректор Дннгйн обложки Звв. пронзводсгном Бсатернна Кандукаеа Наталье Таркааа гунна Кузьмина Натальи Смнрнаеай Наталия Пертакаеа Игоря Пырулзннксеа Николай Тверских Содержание Введение .. алов сигналов...

32 39 .. 40 . 42 .. 45 .. 47 ....... 48 .. 48 52 .....55 55 2.2. Общие принципы построения ЦПОС и особенности их архитектуры ..... 57 .. 60 ..62 Глава 1. Методы и алгоритмы цифровой обработки сиги 1.1. Обобщенная схема цифровой обработки аналоговых 1.2. Основные направления, задачи и алгоритмы ЦОС ....... 1.2.1. Фильтрация 1.2.2. Преобразование Гильберта.. 1.2.3.

Днфференциатор 1.3. Цифровой спектральный анализ .. 1.3.1. Быстрое преобразование Фурье. 1.3.2. Дискретное преобразование Хартли !ДПХ) ............. 1.3.3. Дискретное косннусное преобразование .................. 1.4. Нелинейная обработка .. 1.4.1. Вычисление квадратного корня. 1.4.2. Вычисление функции соз!10) ...

1.4.3. Вычисление полиномов.. 1.4.4. Медианные Фильтры. 1.4.5. Векторное квантование. 1.5. Адаптивная фильтрация.. 1.5.1. Адаптивные фильтры .. 1.5.2. Линейное прелсказание 1.6. Способы реализации алгоритмов ЦОС 1.6.1. Реальное время !.6.2. Аппаратная реализация. 1.6.3. Программная реализация . 1.6.4. Аппаратно-программная реализация 1.7. Особенности ЦОС, влияющие на элементную базу ...... 1.7.1.

Характеристика особенностей ЦОС 1.7.2. Основные свойства ЦПОС Глава 2. Архитектура цифровых процессоров обработки сигналов ... 2.1. Реализация цифровой обработки сигналов... 2.2.1. Архитектура фон Неймана и гарвардская архитектура ... 2.2.2. Структура процессора ЦПОС. 2,2.3. Конвейерное выполнение команд .....5 ...... 5 .... 1О . 11 ...

13 .. 15 . 16 . 18 .... 20 .... 21 . 24 . 25 . 25 . 26 .... 29 32 Содержание Содержание 2.2.4. Аппаратная реализация программных фущдзл1й Параллельная работа различных Функциональных узлов........,. 2.2.5. Испольюпание нескольких АЛУ. 2.2.6. Регистровые файлы ..

2.2.7. Специальные метолы адресации.. 2.2.8. Комбинированные и специализированные кома~щи......... 2.2.9. Разнообразные устройства весла/вывода и периФерии ..... 2.3. ЦПОС с Фиксиропанной и плавающей точкой... 2.4. Основные типы ЦПОС. 2.4.1. Стандартные процессоры ЦПОС (Соптепз1опа1 ОБР) .......

2,4.2. Улучшенные стандартные процессоры ЦПОС (Епйапсед-Соптепбопа! 08Р) 2.4.3. Процессоры ЦПОС с архитектурой НЕ!% „ 2.4.4. Суперскалярные процессоры .. 2.4.5. Гибридные процессоры 2.5. Влияние архитектуры на возможности процессора 2.6. Оргшгизаш~я памяти ЦПОС 2.6.1. Доступ к блокам памяти. Блоки памяти.. 2.6.2. Внешннн палить 2.6.3.

Кэш 2.6Д. Защита содержимого гимяти ..... 67 ..... 7 1 .....73 ..... 74 ..... 76 ..... 78 ..... 79 .....80 ..... 8 ! ........ 86 ....... 1 02 ....... 1 05 ....... 1 06 ....... 1 06 ....... 1 1 1 ....... 1 1 3 .. . 1 1 4 'лава 3. Данные. 3.1. Представление ланных в алгоритме 3.2. Прелсивление данных п программе З.З. Представление данных в ЦПОС 3.4. Двоичная система счисления.

3.5. Форматы ленных. 3.6. Формы прелстапленин данных. 3.7. Предсипление данных с фиксированной точкой ........ 3.7.1. Структура дпойного и расширенного слона при прелставлении чисел с ФТ. ......... 1 23 3.7.2. Представление целых чисел................................ 124 3.7.3. Представление вещественных чисел ......................................................126 3.7.4. Шестнадцатеричный эквивалент представления данных ....................!29 3.7.5. Целочисленная и дробнан арифметики .................................................129 3.7.6.

Коды чисел...................................................................................!31 3.7.7. Представление данных при целочисленной арифметике .................... 140 3.7.8. Представление данных при дробной арифметике ................................142 3.7.9. Арифметические операции в дополнительном коде ............................143 3.7.10. Преобразование форматов и ЦПОС с фиксированной точкой ...,,152 3.7.11.

Диапазон, линамический диапазон и точность прелставления чисел с фиксированной точкой ... ............................156 3.7.12. Увеличение динамического диапазона и точности представления ленных в ЦПОС с фиксиронанной точкой.......,....,...,...,...........,.............159 3.7.13. Упакоьпнные данные ......................160 3.8. Прелстапление ланных с плавающей точкой ...............................................160 3.8.1.

Стандарт 1ЕЕЕ 754 представления данных с плавающей точкой ....,.. !61 3.8.2. Форма представления данных с плавающей точкой ...,.............,....., 162 3.8.3. Форматы данных с плапаюшей точкой....,........,.................................163 3.8.4.

Преобразование бюрматов в ЦПОС с плавающей точкой ......,....,...165 3.8.5. Нормализованные числа. .166 3.8.6. Специальне данные 167 3.8.7. Арифметические операции над данными с плавающей точкой ....,...169 !70 17! 3.10. Организацин обработки ланных с плаеающей точкой в ЦПОС с ФТ...171 3.8.8. Диапазон, динамический диапазон и точность прелставления чисел с плавающей точкой.. 3.9. С!жвнение ЦПОС с фиксированной и плапаюшей точками .......... Глава 4.

Операции пад данными. 4.1. Опе!жции нал данными в ЦПОС с фиксированной точкой....... 4.1.1. Умножители и устройства МАС. 4.1.2. Арифметико-логические устройстпа ....................................... 4.1.3. Аккумулнторы ... 4.1.4. Сдпигзтели... 4.15. Ог!жничители 4.1.6. Переполнение в аккумуляторе.................... 4.!.7. Округление результатов.. 4.2. Операции над данными в ЦПОС с плавающей точкой .......,..... 4.2.1. Умножители 4.2.2. Арифметика-логические устройстпа .......................................

4.2.3. Сдвигатели... 4.2.4. Округление данных с плапающей точкой....,......,...,........... 4.2.5. Особые случаи при обработке данных с плавающей точкой Глава 5. Адресация... 5.1. Прял~ан адрещция .................................................... 5.1,1. Прямое указание адресов. 5.1.2. Прамое указание источников и приемников..... 5.1.3. Праман адресацин перехолоп ... 5.2. Косвенная адресация 5.2.1. Модификация алресз 5.2.2. Типы арифметики 5.2.3. Циклическая адресация ..