Информация про процессоры фирмы analog devices, страница 3

Процессорные элементы могутодновременно выполнять команду, каждый над своими данными (режим SIMD). SIMD-обработкаданных позволяет существенно увеличить производительность микропроцессора при незначительномизменении программной модели. Отличием от микропроцессоров предыдущей серии является такжеувеличенная разрядность внутренних шин.Каждый процессорный элемент содержит набор обрабатывающих устройств: 32-, 40-разрядноеарифметико-логическое устройство с фиксированной и плавающей точкой, 32-, 40-разрядныйумножитель в формате с плавающей точкой с 80-разрядным регистром-аккумулятором, устройствобарабанного сдвига, регистровый файл - 32 40-разрядных регистра.Структура микропроцессора ADSP-2116x показана на рис.

8.10Рис. 8. Структура микропроцессора ADSP-2116xНовая серия микропроцессоров программно совместима с ADSP-2106x на уровне исполняемых кодов.Система программирования ADSP-2116x - ADI Visual DSP - включает трансляторы, отладчики,оптимизированные библиотеки, а также аппаратные средства поддержки разработки.Микропроцессор ADSP21160 является первым представителем новой серии. Он содержит 4 Мбитвнутренней памяти, 14 каналов ПДП, 6 линков. Приведем основные характеристики данногомикропроцессора:••••••выполнение команд за один такт, в том числе, двумя вычислительными блоками, в SIMDрежиме;наличие сдвоенного генератора адреса;наличие команд ускорения обработки циклов;тактовая частота 100 МГц;пиковая производительность 600 Mflops;напряжение питания 2,5 В.При относительно небольшой тактовой частоте высокая реальная производительностьмикропроцессоров ADSP-2116x достигается благодаря эффективной системе команд. Например,программа КИХ-фильтрации для микропроцессора TMS320C67x содержит 100 команд, тогда какпрограмме для ADSP-2116x требуется всего 25 команд.11В табл.

2 приведены результаты тестирования микропроцессоров семейства SHARC нараспространенных алгоритмах ЦОС.Таблица 2. Производительность микропроцессоров семейства SHARCADSP-21065L SHARC ADSP-21160 SISD ADSP-21160 SIMDТактовая частота66 МГц100 МГц100 МГцДлительность такта15 нс10 нс10 нсMflops средняя132 Mflops200 Mflops400 MflopsMflops пиковая198 Mflops300 Mflops600 MflopsКомплексное БПФ на 1024 точки 274 мкс180 мкс90 мксЗвено КИХ-фильтра15 нс10 нс5 нсЗвено БИХ-фильтра60 нс40 нс20 нс[3x3]* [3x1]135 нс90 нс45 нс[4x4]* [4x1]240 нс160 нс80 нсДеление90 нс60 нс30 нсИзвлечение квадратного корня135 нс90 нс45 нсУмножение матриц:Микропроцессор TigerSHARC - ADSP-TS001Пути дальнейшего повышения производительности компания Analog Devices связывает состатическим выявлением параллелизма уровня команд.

ADSP-TS001 - первый микропроцессорсемейства TigerSHARC с новой статической суперскалярной архитектурой. Процессоры TigerSHARCсочетают возможности цифровой обработки сигналов с особенностями RISC и VLIW.В ADSP-TS001 поддерживаются на высоком уровне такие присущие процессорам ЦОСхарактеристики, как короткий машинный такт с детерминированной длительностью, быстрая реакцияна прерывания и эффективный интерфейс с периферийными устройствами. Это достигаетсяиспользованием VLIW-подхода к планированию загрузки функциональных блоков (выявлениепараллелизма уровня команд на этапе компиляции и возможность независимого задания в программепорядка загрузки функциональных блоков) и RISC-подхода к исполнению команд (фиксированнаяструктура команды, конвейерное выполнение за один такт до четырех 32-разрядных операций надданными в регистровом файле, предсказание переходов и т.

д.). Работая на тактовой частоте 150 МГц,процессор ADSP-TS001 обеспечивает наибольшую производительность среди процессоров семействаSHARC как при обработке данных с фиксированной точкой, так и при работе с данными в формате сплавающей точкой. ADSP-TS001 может обрабатывать 8-, 16-, 32-разрядные типы данных сфиксированной и плавающей точкой, причем скорость обработки увеличивается при уменьшенииразрядности данных.Рассмотрим основные характеристики микропроцессора ADSP-TS001.Производительность:•1200 ММАС/с (Millions MAC per Second - миллионов "умножений с накоплением" в секунду)на частоте 150 МГц - 16 бит с фиксированной точкой;12••300 ММАС/с на частоте 150 МГц - 32 бита с плавающей точкой;900 Mflops - 32 бита с плавающей точкой.Память:•••6 Мбит встроенной SRAM, общей для данных и команд (в отличие от традиционнойгарвардской архитектуры);адресуемое пространство до 4 Гбайт;встроенный контроллер динамической памяти SDRAM.Коммуникационные возможности:••••скорость передачи данных через внешнюю шину 600 Мбайт/с;суммарная скорость передачи данных через 4 порта связи 600 Мбайт/с;возможность объединения в многопроцессорную конфигурацию (до 8 процессоров ADSPTS001) без использования дополнительных интерфейсных схем;4 порта ввода/вывода общего назначения.Внутренняя структура процессора TigerSHARC показана на рис.

9.Рис. 3.25. Структура микропроцессора ADSP-TS001В состав микропроцессора входят: вычислительные блоки, память, 2 АЛУ адресной арифметики, блокформирования последовательности команд (секвенсор) и периферийные компоненты.Каждый из вычислительных блоков X и Y содержит 32-регистровый файл, умножитель, АЛУ и 64разрядное устройство сдвига.Эффективная загрузка функциональных устройств микропроцессора, планируемая в соответствии сVLIW-подходом на стадии компиляции программы, позволяет процессору в одном такте выполнятьвосемь 40-разрядных операций умножения с накоплением 16-разрядных данных, две 40-разрядныхоперации умножения с накоплением 16-разрядных комплексных чисел или две 80-разрядные операцииумножения с накоплением 32-разрядных данных.13Два АЛУ (J, К) предназначены для вычисления адресов, но могут быть использованы и длявыполнения целочисленных операций над данными. Каждое АЛУ имеет свой 32-регистровый файл,поддерживает циклические буферы и бит-реверсивную адресацию.Секвенсор обеспечивает порядок исполнения команд, при котором каждая очередная командавыполняется в соответствии с результатом предварительно заданного условия.

Кроме того, одна и таже команда может быть выполнена двумя вычислительными блоками одновременно с использованиемразличных значений данных (SIMD-обработка).Для уменьшения потерь производительности, связанных с необходимостью перезагрузкиисполнительных конвейеров в случае выполнения переходов, в микропроцессоре используются буферадресов перехода (ВТВ - Branch Target Buffer) и статическое предсказание переходов.Внутренняя и внешняя память микропроцессора организованы в виде единого адресногопространства.

Внутренняя память разделена на три 128-разрядных блока по 2 Мбит каждый, чтопозволяет при обращении к памяти читать из нее в регистровый файл учетверенные, длинные инормальные слова, выбирать в каждом цикле до четырех 32-разрядных команд. Одновременно можетбыть загружено в регистровый файл или записано в память 256 битн данных. Данные с длиной слова8, 16 или 32 разряда могут записываться в память последовательно в упакованном виде.

При работе натактовой частоте 150 МГц скорость обмена с внутренней памятью составляет 7,2 Гбит/с.Шинная структура микропроцессора обеспечивает возможность одновременной передачи двухоперандов результата. Три 128-разрядные шины образуют быстродействующий канал передачиданных между внутренними функциональными блоками и внешними периферийными устройствами.Высокоскоростной 64-разрядный интерфейс внешней шины позволяет строить на базе ADSP-TS001мультипроцессорные системы, объединяющие до 8 процессоров.

На рис. 10 показана одна извозможных подобных систем.Рис. 10. Использование ADSP-TS001 в многопроцессорных системах14Наряду с внешней шиной, для взаимодействия между процессорами могут использоваться портысвязи. Передача данных через порты связи выполняется отдельным процессором ввода/вывода и нетребует вмешательства ЦП. Данный способ не имеет ограничений по числу взаимодействующихпроцессоров и обладает большей гибкостью, однако обеспечивает меньшую пропускную способность.При производстве следующих микропроцессоров семейства TigerSHARC планируется использоватьменьшие технологические нормы, что позволит увеличить тактовую частоту. Кроме этого, разныепредставители семейства будут различаться объемами встроенной памяти и составоминтегрированных периферийных устройств.Основная область применения микропроцессоров TigerSHARC - телекоммуникации, требующиевысокопроизводительной обработки данных: базовые станции сотовых сетей третьего поколения,приложения, связанные с передачей речи по сетям с протоколом TCP/IP (VoIP - Voice over IP),серверы и сетевые концентраторы.Микропроцессор ADSP-21535 BlackfinМикропроцессор ADSP-21535 - первый представитель семейства микропроцессоров Blackfin, смикросигнальной архитектурой, разрабатываемой совместно компаниями Analog Devices и Intel.Процессор выпускается с начала 2002 года в двух вариантах: ADSP-21535PKB-300 (для частоты 300МГц) и ADSP-21535PKB-200 (для частоты 200 МГц).Особенностью данной архитектуры является сочетание в одном микропроцессоре возможностейсигнальной обработки, SIMD-обработки мультимедийных данных и RISC-подобного набора команд.ADSP-21535 отличает чрезвычайно низкое энергопотребление при достаточно высокойпроизводительности и широком наборе интегрированных периферийных устройств.Производительность микропроцессора на операции "умножение с накоплением" (MAC) составляет:при частоте 300 МГц - 600 MMACS, при частоте 200 МГц - 400 MMACS.На кристалле (рис.