ЦСП Analog Devices и Texas Instruments (1015495), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Порт имеет два буфера памяти емкостью по 4 слова сдисциплиной доступа FIFO и механизмом генерации прерываний. Максимальная скоростьобмена через синхронный порт равна половине тактовой частоты процессора (для 40 МГц скорость обмена 20 Мбит/с).Асинхронный последовательный порт предназначен для обмена данными с другимиустройствами. При обмене используется 8-битное представление данных с 1 стартовым и 1или 2 стоповыми битами.
Скорость обмена может достигать 250 тыс. 10-битных знаков всекунду.Благодаря лучшему соотношению производительность/стоимость среди всехмикропроцессорных семейств ($0,12 за MIPS), микропроцессоры TMS320C2xx получилисамое широкое распространение и используются в связных системах, мультимедиаустройствах, средствах промышленной автоматизации, военной технике.2.6 Микропроцессоры семейства TMS320C54XПроцессоры TMS320C54x отличает комбинирование модифицированной гарвардскойархитектуры с тремя внутренними шинами данных и одной шиной команд.
Такая внутренняя28Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIорганизация процессора позволяет обеспечить высокую степень параллельности выполнениякоманд. Этому семейству свойственна высокоспециализированная система команд, наличиена кристалле дополнительных периферийных устройств и увеличенный объем внутреннейпамяти. Все это позволяет добиться высокой гибкости и производительности.Три шины данных используются для чтения операндов и записи результата операцииодновременно с выборкой инструкции в одном процессорном цикле.Общий объем адресуемой процессором памяти составляет 192 слова.
Разрядность слов - 16.Память разбита на 3 специализированных сегмента: команд, данных и ввода/вывода, каждыйиз которых может иметь размер до 64 Кслов. В некоторых моделях внутри процессора можетбыть размешена ROM объемом до 48 слов и до 10 Кслов двухвходовой RAM. В процессорепредусмотрена опция защиты данных во внутренней памяти от сканирования. При установкережима защиты ни одна из команд не сможет получить доступ к содержимомувнутрикристальной памяти.Для ускорения выполнения типовых операций сигнальной обработки, помимо "стандартных"для процессоров ЦОС блоков барабанного сдвига и адресной арифметики, процессорсодержит ряд дополнительных функциональных модулей, повышающих его гибкость ипроизводительность.
Блок умножения с накоплением (MAC) выполняет над 17-битнымиоперандами операции вида S = S + а х b за один процессорный такт. Подобные операциихарактерны 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 значениеаргумента функции х, позволяет вычислять соответствующее значение у = ехр(х) за одинтакт. Для эффективной реализаций оператора Витерби служит блок CMPS Operation,выполняющий за один цикл операцию сравнения/выбора с накоплением (Add/CompareSelection).АЛУ микропроцессора способно выполнять арифметические или булевы операции надкомплексными числами (используя два регистра аккумулятора - АССА и АССВ) или можетфункционировать как два 16 разрядных АЛУ, выполняющих одновременно две 16-разрядныеоперации. АЛУ и MAC могут реализовывать операции в цикле одновременно.Устройство барабанного сдвига осуществляет сдвиг данных на 0 - 31 разрядов влево или 0 16 разрядов вправо за один такт, а также совместно с блокои вычисления экспоненциальнойфункции позволяет выполнять нормализацию содержимого аккумулятора за один такт.Дополнительные возможности сдвига позволяют процессору осуществлять масштабированиеданных, выделять разряды числа, предотвращать возникновение переполнения и потериточности.Все микропроцессоры семейства TMS320C54x имеют одинаковую структуру (рис.
2.6),однако отличаются друг от друга расположенной на кристалл периферией. В составпериферии входят:••••программно-управляемый генератор тактов ожидания;программный переключатель банков памяти;параллельные порты ввода/вывода;аппаратный таймер и генератор тактовых импульсов.29Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIРис. 2.6. Структура микропроцессора TMS320C54xГенератор тактов ожидания позволяет увеличить число тактов внешней шины для работы смедленной внешней памятью и внешними устройствами.Переключатель банков памяти позволяет автоматически добавлять один такт припересечении границ банка памяти внутри программного адресного пространства или припереходе от пространства адресов команд к пространству адресов данных.
Этотдополнительный такт позволяет устройству памяти освободить шину раньше, чем другоеустройство получит доступ к ней, избегая тем самым конфликтной ситуации при обращении кпамяти.Микропроцессоры семейства имеют 64 Кпорта ввода/вывода. Эти порты предназначены длясвязи с внешними устройствами с использованием минимума дополнительных внешнихдекодирующих схем.
Интерфейс главного порта (HPI - Host Port Interface) - 8-разрядныйпараллельный порт, предназначенный для связи сигнального процессора и хост-процессорасистемы. Мы будем использовать термин "хост-процессор", т. к. представляется, что егозамена на "главный процессор" или "управляющий процессор" не в полной мере адекватна.Обмен данными между хост-процессором и сигнальным процессором осуществляется через30Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIвнутрикристальную HPI-память объемом 2 Кслов, разрядности 16, которая может такжеиспользоваться как память команд или данных. Скорость обмена по HPI составляет до 160Мбайт/с.Микропроцессоры семейства содержат высокоскоростные дуплексные последовательныепорты, позволяющие связываться с другими микропроцессорами, кодеками и другимиустройствами.
В микропроцессоре реализованы следующие разновидности последовательныхпортов:•••универсальный порт;мультиплексный с временным уплотнением;порт с автобуферизацией.Универсальный последовательный порт использует два отображаемых в память регистра:регистр передачи данных и регистр приема данных. Передача и прием данныхсопровождаются генерацией маскируемого прерывания, которое может быть обработанопрограммно. Порт с разделением времени может обслуживать до семи устройств.Буферизированный последовательный порт позволяет осуществлять непосредственный обменмежду устройством и памятью, не используя при передаче ресурсов процессора.Максимальная скорость обмена по последовательному порту может составлять до 40Мбайт/с.Как и в семействах TMS320C5x, TMS320C2xx, в процессоре реализована эффективнаятрехуровневая система управления энергопотреблением.Высокая производительность (до 66 MIPS) и расширенные функциональные возможностипри невысокой цене обеспечивают процессору обширные области применения: сотовые ирадиотелефоны, персональные системы радиовызова, карманные персональные компьютеры(PDA - Personal Digital Assistant), устройства беспроводной передачи данных (радиосети) и т.д.2.7 Микропроцессоры семейства TMS320C3XПервым представителем класса процессоров с плавающей точкой стал TMS320C30.
Намомент выпуска процессора - в конце 1980 годов - TMS320C30 значительно превосходил попроизводительности процессоры других компаний - производителей сигнальныхпроцессоров. Процессор имеет гибкую систему команд, хорошую аппаратную поддержкуопераций с плавающей точкой, мощную систему адресации, расширенное адресноепространство, обеспечивает поддержку выполнения конструкций языка высокого уровня - Сна аппаратном уровне.Процессор производился по 0,7 мкм КМОП-технологии с тремя уровнями металлизации.
Всеоперации в процессоре выполняются за один такт. При длительности такта 60 нс процессорTMS320C30 имеет быстродействие около 33 Mflops. Высокая производительность процессорана алгоритмах ЦОС обеспечивается благодаря аппаратному выполнению ряда специфическихфункций, которые в других процессорах реализуются программно или микропрограммно.Процессор имеет конвейерную регистро-ориентированную архитектуру и может параллельновыполнять в одном такте умножение и арифметико-логические операции с числами вформате с фиксированной или плавающей точкой.
Структура процессора приведена нарисунке 2.7.31Сигнальные микропроцессоры компаний ADI и TIРис. 2.7. Структура микропроцессора TMS320C30Процессор имеет 32-разрядную шину команд и данных и 24-разрядную шину адреса.Содержит 2 блока ОЗУ по одному 32-разрядному Кслову, 32-разрядный умножитель сплавающей точкой, кэш-память команд объемом 64 слова (32-разрядных), 8 регистров дляопераций с повышенной точностью, 2 генератора адреса и регистровый файл.
В процессоререализованы разнообразные методы адресации. 40-разрядное АЛУ процессора работает как сцелыми числами, так и с числами в формате с плавающей точкой. Встроенный контроллерПДП позволяет совмещать во времени вычисления и выполнение обменов данными спамятью. Наличие у TMS320C30 мультипроцессорного интерфейса, двух внешнихинтерфейсных портов, двух последовательных портов, расширенной системы прерыванийупрощает конструирование систем на его основе. Благодаря своей высокойпроизводительности и простоте использования в вычислительных системах TMS320C30может применяться как в качестве хост-процессора, так и в качестве специализированногосопроцессора.Процессоры СЗх отличаются, в основном, количеством последовательных портов (С31 и С32- 1, С30 - 2) и каналов ПДП (СЗ0, С32, - 2, С31 - 1).Представители этого семейства получили большую популярность у разработчиков.
Учитываязначительный объем программных наработок для микропроцессоров TMS320C3x, TexasInstruments в последствии повторно выпустила это семейство, но уже по новой технологии0,18 мкм, с увеличенной внутренней памятью (34 Кслов), повышенной тактовой частотой именьшим энергопотреблением.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
