ЦСП Analog Devices и Texas Instruments (1015495), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Обладая способностью к объединению в многопроцессорныеструктуры, процессоры TigerSHARC находят применение в самых требовательных поскорости обработки сигналов областях. К ним относятся радиолокация, инфраструктурасотовой связи 2-го и 3-го поколений, высокоскоростные системы передачи данных, обработкавидеоинформации, машинное зрение и т.д.Сравнительные характеристики быстродействия и объема памяти процессоров этогосемейства приведены в следующей таблице.ПроцессорТактоваяПроизводительностьВнутренняя Разрядность внешнейчастота, МГц (16-разр. опер. MAC в с.) память, Мбитшины данных, битADSP-TS101S3002400 млн.664ADSP-TS201S6004800 млн.2464ADSP-TS202S5004000 млн.1264ADSP-TS203S5004000 млн.432Структурная схема процессора ADSP-TS101S приведена на рисунке 1.1116Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIРис. 1.11. Структурная схема сигнального процессора ADSP-TS101SПроцессор имеет два идентичных вычислительных блока – X-блок и Y-блок, каждый изкоторых включает:• регистровый файл – 32 регистра длиной 32 разряда,• АЛУ, выполняющее арифметические операции с фиксированной и плавающей точкойи логические операции,• множитель, выполняющий операции умножения с фиксированной и плавающейточкой и операцию MAC – умножение со сложением с фиксированной точкой,• 64-разрядный сдвигатель, осуществляющий арифметические и логические сдвиги иманипуляцию с отдельными битами,• акселератор (на рисунке11 не показан) – 128-разрядное устройство для аппаратнойреализации декодирования решетчатых кодов (декодер Витерби и др.)Структурная схема процессора ADSP-TS201S приведена на рисунке 1.1217Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIРис.12.
Структурная схема сигнального процессора семейства TigerSHARC ADSP-TS101S1.5 Микропроцессоры Blackfin ADSP-21531, ADSP-21532, ADSP21533, ADSP-21535Микропроцессор ADSP-21535 - первый представитель семейства микропроцессоров Blackfin,с микросигнальной архитектурой, разрабатываемой совместно компаниями Analog Devices иIntel. Процессор выпускается с начала 2002 года в двух вариантах: ADSP-21535PKB-300 (длячастоты 300 МГц) и ADSP-21535PKB-200 (для частоты 200 МГц).Процессоры ADSP-BF531, ADSP-BF532 и ADSP-BF533 являются представителями семействапроцессоров Blackfin с расширенными возможностями, которые обладают значительнобольшей производительностью и меньшей потребляемой мощностью по сравнению спредыдущими процессорами семейства Blackfin при сохранении простоты использования исовместимости кода. Эти процессоры полностью совместимы по выводам и различаютсятолько производительностью и размером внутренней памяти.18Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIРис.
1.13. Структура микропроцессора BlackfinОсобенностью данной архитектуры является сочетание в одном микропроцессоревозможностей сигнальной обработки, SIMD-обработки мультимедийных данных и RISCподобного 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. 1.13) помимо микропроцессорного ядра содержатся 256 Кбайтстатической памяти, контроллер ПДП, контроллер прерываний, блок интерфейса системнойшины, память загрузки, таймеры, контроллер внешней памяти, контроллер шины PCI,интерфейс USB, универсальный асинхронный интерфейс (UART - Universal AsynchronousReceiver/Transmitter) блок эмуляции и отладки JTAG.Ядро ADSP-21535 состоит из 3 компонентов: устройство вычисления адреса, устройствоуправления и устройство обработки данных (рис.
1.14).19Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIРис. 1.14. Ядро микропроцессора BlackfinУстройство вычисления адреса содержит два генератора адреса (DAG0 и DAG1),использующие общий регистровый файл. Регистровый файл включает 4 набора регистров:индексный, модификатор, длины, базы.
Восемь дополнительных 32-разрядных регистровмогут использоваться совместно с основными индексными регистрами в качестве указателейпозиций стека и памяти.Устройство управления содержит блок формирования последовательности команд(Sequencer), блоки выделения и декодирования команд, а также буфер команд цикла (длялокального сохранения команд в целях сокращения числа обращений к памяти команд).Устройство обработки данных содержит 9 вычислительных устройств: 2 блока выполненияопераций умножения с накоплением (MAC), два 40-разрядных АЛУ, четыре видео-АЛУ иустройство барабанного сдвига.
Вычислительные устройства обрабатывают 8-, 16- или 32разрядные данные, содержащиеся в регистровом файле.Каждая команда MAC осуществляет умножение 16-разрядных данных за один процессорныйтакт с формированием 40-разрядного результата. Каждое АЛУ может выполнять стандартныйнабор арифметических и логических операций, большинство из которых выполняется за одинпроцессорный такт. Содержимое восьми 32-разрядных регистров может интерпретироватьсяАЛУ как 32-разрядные данные или как пара 16-разрядных данных. За один процессорныйтакт 2 АЛУ могут вычислять до 4 результатов операций над 16-разрядными данными.Устройство барабанного сдвига может выполнять простые и циклические сдвиги,нормализацию над 40-разрядным операндом, извлечение и хранение данных.В микропроцессоре реализована модифицированная гарвардская архитектура в комбинации сиерархической структурой памяти.
Вся память микропроцессора рассматривается какунифицированное адресное пространство размером до 4 Гбайт.20Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIПервый уровень иерархии памяти работает на частоте ядра и имеет минимальное времядоступа. Память команд этого уровня (16 Кбайт на кристалле) содержит только команды.Память данных первого уровня иерархии (два банка по 16 Кбайт на кристалле) содержит,наряду с данными, стек и локальные переменные. К этому же уровню иерархии относится ивнутренняя память промежуточных результатов (scratchpad) размером 4 Кбайт.
Памятьпервого уровня может быть сконфигурирована как быстрая память прямого доступа или каккэш-память (за исключением scratchpad).Второй уровень иерархии памяти - это внутренняя (256 Кбайт SRAM) и внешняя память,доступ к которой осуществляется за несколько процессорных тактов. Память этого уровняявляется общей для команд и данных.Большое внимание при создании микропроцессоров семейства Blackfin разработчики уделилисокращению энергопотребления. В них реализовано гибкое динамическое управлениепитанием: в зависимости от интенсивности вычислений изменяется напряжение питания итактовая частота работы микропроцессора.Дальнейшее развитие семейства идет в направлении повышения производительности,сокращения энергопотребления и использования проблемно-ориентированного наборапериферии.К другим представителям семейства Blackfin относятся:••ADSP-21532 - с частотой 300 МГц, процессор оснащен звуковым (I2S), видео (CCIR656) интерфейсами, а также содержит 640 Кбит SRAM и встроенный регуляторнапряжения;ADSP-BF533 - это наиболее производительный микропроцессор семейства.
Натактовой частоте 600 МГц он выполняет 1200 ММАС в секунду. Процессор содержитна кристалле 1,2 Мбит статической высокоскоростной памяти, встроенный регуляторнапряжения и набор периферии, ориентированный на широкий круг задач обработкимультимедийных данных. Потребление энергии данным микропроцессором составляет280 мВт.В составе семейства Blackfin имеется также двухядерный процессор ADSP-BF561,работающий на частоте до 600 МГц и имеющих 200 Кбайт встроенной статической памяти.Новые Blackfin-процессоры поддерживают встраиваемые операционные системы, такие какuCLinux, ThreadX и Nucleus.21Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TI2Сигнальные процессоры компании Texas Instruments2.1 ВведениеСигнальные процессоры компании Texas Instruments разделяются на два класса: процессорыдля обработки чисел с фиксированной точкой и процессоры для обработки чисел сплавающей точкой (рисунок 2.1).
Первый класс представлен тремя семействами процессоров,базовыми моделями которых являются соответственно TMS320C10, TMS320C20,TMS320C50. Второй класс включает процессоры TMS320C30, TMS320C40. TMS320C80также поддерживает операции с плавающей точкой и представляет собоймультипроцессорную систему, выполненную в одном кристалле, а семейство TMS320C6xвключает процессоры как с фиксированной, так и с плавающей точкой.Рис. 2.1. Семейства микропроцессоров компании TIПроцессоры старших поколений одного семейства наследуют основные архитектурныеособенности предшествующих поколений и совместимы "снизу вверх" по системе команд(чего нельзя сказать о процессорах, входящих в разные семейства).2.2 Микропроцессоры семейства TMS320C1xПервый процессор семейства - TMS320C10 - был выпущен в 1982 году и, благодаря рядуудачных технических решений, получил широкое распространение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
