Информация про процессоры фирмы analog devices, страница 5

4.22Рис. 4. Структура микропроцессора TMS320C5xВ процессоре реализована аппаратная поддержка кольцевых буферов, имеется возможностьодновременного создания в памяти данных двух независимых кольцевых буферов. Существуетвозможность кратного выполнения блока программы. Процессор содержит 11 теневых регистров,используемых для быстрого сохранения/восстановления состояния основных регистров в случаевозникновения программных или аппаратных прерываний. Параллельное логическое устройствопроцессора позволяет выполнять битовые и логические операции над операндами, содержащимися впамяти и различных регистрах.Процессор может использовать 244 Кслов памяти, в том числе: 64 Кслов - память программ, 64 Кслов- память данных, 64 Кслов - 16-разрядные порты ввода/вывода, 32 Кслов - глобальная память. Длявозможности работы с медленной памятью в процессор включен программируемый генератор тактовожидания.

Для использования процессора в мультипроцессорных системах с разделяемой памятью внем предусмотрены сигналы запроса и подтверждения готовности памяти. Различия междупроцессорами семейства TMS320C5x заключаются, в основном, в конфигурации внутрикристальнойпамяти.Помимо 16-разрядных портов ввода/вывода, процессоры семейства имеют 2 последовательных порта(у TMS320C52 - 1), таймер, интерфейс тестирования и отладки JTAG.Значительное внимание при разработке процессоров данного семейства уделялось обеспечениюэнергосберегающих режимов функционирования. Процессоры выпускаются на напряжение 3 В и 5 В.23В микропроцессорах поддерживаются активный режим, периферийный режим и режим "сна".Потребление тока в активном режиме составляет 1,5 мА/MIPS на 3 В, 2,5 мА/MIPS на 5 В.

Впериферийном режиме центральный процессор останавливается, работает только периферия, ипотребление тока составляет 0,25 мА/MIPS и 0,4 мА/MIPS для 3 и 5 В соответственно. В режиме "сна"процессор останавливается до получения сигнала прерывания. Потреблением тока составляет 5 мкА.Микропроцессоры семейства TMS320C2xxАрхитектура TMS320C2xx базируется на архитектуре семейства TMS320C5x.

Основные свойствамикропроцессоров TMS320C2xx:••••совместимость по программному коду с семействами С1х, С2х;расширенная система команд для ускорения алгоритмов ЦОС и поддержки конструкций языковвысокого уровня;высокая производительность (до 40 MIPS);низкое потребление энергии благодаря наличию энергосберегающего режима.Модифицированная гарвардская архитектура, предусматривающая раздельные шины команд иданных, позволяет одновременно выбирать команды и операнды. Возможность обмена междупамятью программ и данных увеличивает гибкость микропроцессора.

Так, коэффициенты,расположенные в памяти программ, могут быть переданы в память данных, что приводит к экономиипамяти, выделяемой для коэффициентов.Процессор имеет увеличенный, по сравнению с предыдущими семействами, объем внутрикристальнойпамяти и перепрограммируемую энергонезависимую flash-память.Наличие 4-этапного конвейера позволяет TMS320C2xx выполнять в среднем одну команду за такт.С2хх содержит средства управления прерываниями, повторного выполнения операций, вызоваподпрограмм и функций.Типовая структура микропроцессора С2хх приведена на рис 5.24Рис. 5. Структура микропроцессора TMS320C2xxВсе микропроцессоры семейства имеют одинаковое процессорное ядро и отличаются различнымиконфигурациями памяти и внутрикристальной периферией.

Все устройства, кроме TMS320C209,имеют по 1 синхронному и 1 асинхронному последовательному порту.Синхронный порт предназначен для обмена с другим процессором, кодеком и внешнимипериферийными устройствами. Порт имеет два буфера памяти емкостью по 4 слова с дисциплинойдоступа FIFO и механизмом генерации прерываний. Максимальная скорость обмена черезсинхронный порт равна половине тактовой частоты процессора (для 40 МГц - скорость обмена 20Мбит/с).Асинхронный последовательный порт предназначен для обмена данными с другими устройствами.При обмене используется 8-битное представление данных с 1 стартовым и 1 или 2 стоповыми битами.Скорость обмена может достигать 250 тыс.

10-битных знаков в секунду.Благодаря лучшему соотношению производительность/стоимость среди всех микропроцессорныхсемейств ($0,12 за MIPS), микропроцессоры TMS320C2xx получили самое широкое распространение ииспользуются в связных системах, мультимедиа-устройствах, средствах промышленнойавтоматизации, военной технике.Микропроцессоры семейства TMS320C54XПроцессоры TMS320C54x отличает комбинирование модифицированной гарвардской архитектуры стремя внутренними шинами данных и одной шиной команд. Такая внутренняя организация25процессора позволяет обеспечить высокую степень параллельности выполнения команд.

Этомусемейству свойственна высокоспециализированная система команд, наличие на кристалледополнительных периферийных устройств и увеличенный объем внутренней памяти. Все этопозволяет добиться высокой гибкости и производительности.Три шины данных используются для чтения операндов и записи результата операции одновременно свыборкой инструкции в одном процессорном цикле.Общий объем адресуемой процессором памяти составляет 192 слова. Разрядность слов - 16. Памятьразбита на 3 специализированных сегмента: команд, данных и ввода/вывода, каждый из которыхможет иметь размер до 64 Кслов.

В некоторых моделях внутри процессора может быть размешенаROM объемом до 48 слов и до 10 Кслов двухвходовой RAM. В процессоре предусмотрена опциязащиты данных во внутренней памяти от сканирования. При установке режима защиты ни одна изкоманд не сможет получить доступ к содержимому внутрикристальной памяти.Для ускорения выполнения типовых операций сигнальной обработки, помимо "стандартных" дляпроцессоров ЦОС блоков барабанного сдвига и адресной арифметики, процессор содержит ряддополнительных функциональных модулей, повышающих его гибкость и производительность. Блокумножения с накоплением (MAC) выполняет над 17-битными операндами операции вида S = S + а х bза один процессорный такт. Подобные операции характерны для алгоритмов фильтрации, свертки,вычисления корреля ционной функции.Для быстрого вычисления значений у = ехр(х) микропроцессор содержит блок вычисленияэкспоненциальной функции.

Этот блок, используя значение аккумулятора как значение аргументафункции х, позволяет вычислять соответствующее значение у = ехр(х) за один такт. Для эффективнойреализаций оператора Витерби служит блок CMPS Operation, выполняющий за один цикл операциюсравнения/выбора с накоплением (Add/Compare Selection).АЛУ микропроцессора способно выполнять арифметические или булевы операции над комплекснымичислами (используя два регистра аккумулятора - АССА и АССВ) или может функционировать как два16 разрядных АЛУ, выполняющих одновременно две 16-разрядные операции. АЛУ и MAC могутреализовывать операции в цикле одновременно.Устройство барабанного сдвига осуществляет сдвиг данных на 0 - 31 разрядов влево или 0 - 16разрядов вправо за один такт, а также совместно с блокои вычисления экспоненциальной функциипозволяет выполнять нормализацию содержимого аккумулятора за один такт.

Дополнительныевозможности сдвига позволяют процессору осуществлять масштабирование данных, выделятьразряды числа, предотвращать возникновение переполнения и потери точности.Все микропроцессоры семейства TMS320C54x имеют одинаковую структуру (рис. 6), однакоотличаются друг от друга расположенной на кристалл периферией. В состав периферии входят:••••программно-управляемый генератор тактов ожидания;программный переключатель банков памяти;параллельные порты ввода/вывода;аппаратный таймер и генератор тактовых импульсов.26Рис. 6.

Структура микропроцессора TMS320C54xГенератор тактов ожидания позволяет увеличить число тактов внешней шины для работы с медленнойвнешней памятью и внешними устройствами.Переключатель банков памяти позволяет автоматически добавлять один такт при пересечении границбанка памяти внутри программного адресного пространства или при переходе от пространства адресовкоманд к пространству адресов данных. Этот дополнительный такт позволяет устройству памятиосвободить шину раньше, чем другое устройство получит доступ к ней, избегая тем самымконфликтной ситуации при обращении к памяти.Микропроцессоры семейства имеют 64 Кпорта ввода/вывода. Эти порты предназначены для связи свнешними устройствами с использованием минимума дополнительных внешних декодирующих схем.Интерфейс главного порта (HPI - Host Port Interface) - 8-разрядный параллельный порт,предназначенный для связи сигнального процессора и хост-процессора системы.