ЦСП Analog Devices и Texas Instruments (1015495), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Интерфейс служит внешнимпортом, отображенным в адресное пространство, и обеспечивает асинхронную передачуданных.Хост-процессор генерирует запрос шины. ADSP-2106x предоставляет шину по завершениитекущего такта, выдавая сигнал предоставления шины и сигнал готовности. Хост-процессорможет читать из памяти и записывать в память ADSP-2106x.Обнаружение ошибок при передачеВ специальном управляющем регистре хранится информация о состоянии счетчикаполубайтов каждого порта линка.
Если по завершении передачи счетчик не обнулен, товырабатывается сигнал, свидетельствующий об ошибке при передаче. Для контроля этогосигнала применяются специальные протоколы на передающем и принимающем концахлинка.В конце передачи блока слов передающий ADSP-2106x должен настроить свой порт наприем. Протокол обмена предусматривает передачу одного дополнительного пустого слова.Это позволит принимающему ADSP-2106x переслать соответствующее сообщениепередающему. Протокол приема после получения блока данных предусматривает выработкупрерывания для чтения управляющего регистра и передачи соответствующего сообщенияпередающему ADSP-2106x.Микропроцессоры с архитектурой SHARC семейства ADSP-2116X;Следующей разработкой компании Analog Devices явились 32-разрядные микропроцессорысемейства SHARC - ADSP-2116x, представленные в 1998 году.Основным отличием семейства ADSP-2116x от ADSP-2106x является наличие в составемикропроцессорного ядра двух процессорных элементов.
Процессорные элементы могутодновременно выполнять команду, каждый над своими данными (режим SIMD). SIMDобработка данных позволяет существенно увеличить производительность микропроцессорапри незначительном изменении программной модели. Отличием от микропроцессоровпредыдущей серии является также увеличенная разрядность внутренних шин.Каждый процессорный элемент содержит набор обрабатывающих устройств: 32-, 40разрядное арифметико-логическое устройство с фиксированной и плавающей точкой, 32-, 40разрядный умножитель в формате с плавающей точкой с 80-разрядным регистромаккумулятором, устройство барабанного сдвига, регистровый файл - 32 40-разрядныхрегистра.11Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIСтруктура микропроцессора ADSP-2116x показана на рисунке 1.8.Рис.
1.8. Структура микропроцессора ADSP-2116xНовая серия микропроцессоров программно совместима с ADSP-2106x на уровнеисполняемых кодов. Система программирования ADSP-2116x - ADI Visual DSP - включаеттрансляторы, отладчики, оптимизированные библиотеки, а также аппаратные средстваподдержки разработки.Микропроцессор ADSP21160 является первым представителем новой серии. Он содержит 4Мбит внутренней памяти, 14 каналов ПДП, 6 линков.
Приведем основные характеристикиданного микропроцессора:••••••выполнение команд за один такт, в том числе, двумя вычислительными блоками, вSIMD-режиме;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 100команд, тогда как программе для ADSP-2116x требуется всего 25 команд.В табл. 2 приведены результаты тестирования микропроцессоров семейства SHARC нараспространенных алгоритмах ЦОС.12Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIТаблица 2. Производительность микропроцессоров семейства SHARCADSP-21065LSHARCADSP-21160 SISDADSP-21160SIMDТактовая частота66 МГц100 МГц100 МГцДлительность такта15 нс10 нс10 нсMflops средняя132 Mflops200 Mflops400 MflopsMflops пиковая198 Mflops300 Mflops600 MflopsКомплексное БПФ на 1024 точки274 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:1.4 Микропроцессоры семейства TigerSHARC1.4.1 Микропроцессор ADSP-TS001Пути дальнейшего повышения производительности компания Analog Devices связывает состатическим выявлением параллелизма уровня команд .Микропроцессор ADSP-TS001 – сталпервым микропроцессором семейства TigerSHARC с новой статической суперскалярнойархитектурой.
Процессоры TigerSHARC сочетают возможности цифровой обработкисигналов с особенностями RISC и VLIW.В ADSP-TS001 поддерживаются на высоком уровне такие присущие процессорам ЦОСхарактеристики, как короткий машинный такт с детерминированной длительностью, быстраяреакция на прерывания и эффективный интерфейс с периферийными устройствами. Этодостигается использованием VLIW-подхода к планированию загрузки функциональныхблоков (выявление параллелизма уровня команд на этапе компиляции и возможностьнезависимого задания в программе порядка загрузки функциональных блоков) и RISCподхода к исполнению команд (фиксированная структура команды, конвейерное выполнениеза один такт до четырех 32-разрядных операций над данными в регистровом файле,предсказание переходов и т.
д.). Работая на тактовой частоте 150 МГц, процессор ADSPTS001 обеспечивает наибольшую производительность среди процессоров семейства SHARCкак 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 приуменьшении разрядности данных.Рассмотрим основные характеристики микропроцессора ADSP-TS001.Производительность:13Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TI•••1200 ММАС/с (Millions MAC per Second - миллионов "умножений с накоплением" всекунду) на частоте 150 МГц - 16 бит с фиксированной точкой;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 процессоровADSP-TS001) без использования дополнительных интерфейсных схем;4 порта ввода/вывода общего назначения.Внутренняя структура процессора TigerSHARC показана на рисунке 1.9.Рис.
1.9. Структура микропроцессора ADSP-TS001В состав микропроцессора входят: вычислительные блоки, память, 2 АЛУ адреснойарифметики, блок формирования последовательности команд (секвенсор) и периферийныекомпоненты.Каждый из вычислительных блоков X и Y содержит 32-регистровый файл, умножитель, АЛУи 64-разрядное устройство сдвига.Эффективная загрузка функциональных устройств микропроцессора, планируемая всоответствии с VLIW-подходом на стадии компиляции программы, позволяет процессору водном такте выполнять восемь 40-разрядных операций умножения с накоплением 16разрядных данных, две 40-разрядных операции умножения с накоплением 16-разрядных14Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIкомплексных чисел или две 80-разрядные операции умножения с накоплением 32-разрядныхданных.Два АЛУ (J, К) предназначены для вычисления адресов, но могут быть использованы и длявыполнения целочисленных операций над данными.
Каждое АЛУ имеет свой 32-регистровыйфайл, 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 та же команда может быть выполнена двумя вычислительными блоками одновременнос использованием различных значений данных (SIMD-обработка).Для уменьшения потерь производительности, связанных с необходимостью перезагрузкиисполнительных конвейеров в случае выполнения переходов, в микропроцессореиспользуются буфер адресов перехода (ВТВ - Branch Target Buffer) и статическоепредсказание переходов.Внутренняя и внешняя память микропроцессора организованы в виде единого адресногопространства.
Внутренняя память разделена на три 128-разрядных блока по 2 Мбит каждый,что позволяет при обращении к памяти читать из нее в регистровый файл учетверенные,длинные и нормальные слова, выбирать в каждом цикле до четырех 32-разрядных команд.Одновременно может быть загружено в регистровый файл или записано в память 256 битнданных. Данные с длиной слова 8, 16 или 32 разряда могут записываться в памятьпоследовательно в упакованном виде. При работе на тактовой частоте 150 МГц скоростьобмена с внутренней памятью составляет 7,2 Гбит/с.Шинная структура микропроцессора обеспечивает возможность одновременной передачидвух операндов результата.
Три 128-разрядные шины образуют быстродействующий каналпередачи данных между внутренними функциональными блоками и внешнимипериферийными устройствами. Высокоскоростной 64-разрядный интерфейс внешней шиныпозволяет строить на базе ADSP-TS001 мультипроцессорные системы, объединяющие до 8процессоров. На рисунке 1.10 показана одна из возможных подобных систем.Рис. 1.10. Использование ADSP-TS001 в многопроцессорных системах15Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIНаряду с внешней шиной, для взаимодействия между процессорами могут использоватьсяпорты связи.
Передача данных через порты связи выполняется отдельным процессоромввода/вывода и не требует вмешательства ЦП. Данный способ не имеет ограничений по числувзаимодействующих процессоров и обладает большей гибкостью, однако обеспечиваетменьшую пропускную способность.При производстве следующих микропроцессоров семейства TigerSHARC планируетсяиспользовать меньшие технологические нормы, что позволит увеличить тактовую частоту.Кроме этого, разные представители семейства будут различаться объемами встроеннойпамяти и составом интегрированных периферийных устройств.Основная область применения микропроцессоров TigerSHARC - телекоммуникации,требующие высокопроизводительной обработки данных: базовые станции сотовых сетейтретьего поколения, приложения, связанные с передачей речи по сетям с протоколом TCP/IP(VoIP - Voice over IP), серверы и сетевые концентраторы.1.4.2 Микропроцессоры ADSP-TS101S, ADSP-TS201S, ADSP-TS202S,ADSP-TS203SСигнальные процессоры семейства TigerSHARC ADSP-TS101S, ADSP-TS201S, ADSPTS202S, ADSP-TS203S являются наиболее производительными сигнальными процессорамифирмы Analog Devices.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
