Солонина А., Улахович Д. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов (2002) (1095891), страница 11
Текст из файла (страница 11)
1.3. Ясно, что чем больше битов содержит калр и чем меньше его длительность, тем естественнес звучит сиитезируемый на приеме сигнал. Длина кадра (бит) Длительность кадра (мкс) Скорость в канале(бит/с) Скорость обрабогкгг данных определяется ггреизвадггтегыгегглыа процессора, которая выражается количесгвом миллионов условных олноцикло- Глава 1. Методы н алгоритмы цифровой обработки сигналов вых команл, выполняемых в секунду (табл. 1.4): в М1РЬ (М1йюп 1пзггпс- йопз Рег Бесопд) для процессоров с ФТ и в МН ОРК (М!11юп Г!оаг Ор- егабопз Рсг Кесопд) для процессоров с ПТ.
таблица 1.4. Пример карвктерисгнк семейств процессоров ло тактовым частотам и производительности Процессоры Тактовая частота (Мгц] Производительность (М!Р8) Производите»ьность, выражаемая в М1РК (Г1.ОРБ), является пиковой, т. е. предельно возможной для ланного процессора. Репгьная лранзваднлгельткть может быть значительно меньшей и потому ее оценивают временем выполнения стандартных алгоритмов; в частности, временелг выполнения 1024- точечного БПФ.
По этому показателю процессор АРБР-21160 (!00 МГц, 600 МГ$.ОР8) имеет преимущество перед процессором ТМ8320С670! (167 МГц, !000 МН.ОР8), поскольку выполняет такое БПФ за 90 мкс, а его конкурент — за 120 мкс. Такая неожиланность объясняется разной по»ооон пропускания системы ввода/вывода, размером и типом внутренней памяти данных, количеством поддерживаемых циклических буферов и т, л. Другой способ определения реальной производительности, называемьш ВОТ!пгагк (см. Ырг//ими.Ыц.сепг/), состоит в тестировании ЦПОС на группе специальных задач.
Результат тестирования выражается в относительных условных единицах (табл. 1.5): чеы выше производительность, тем болыпим количествоы единиц оценивается процессор. таблица 1.5. Производительность процессоров в единицах ВО7(таггг ° нет пропоргпгональгюй зависимости реа»ыгой и!юизводггтельностгг от пиковои; Глава 1. Методы н алгоритмы цифровой обработки сигналов 5! Таблица 1 7 (окончание) Поставщик Семейство Тип процессоров арифметики Разргц(ность Производительность данных (бит) (М1Р8) Могого1а Техаз 1ПМшпель Разрядность регистра произведения Динамический диапазон(дб) Разрядность регистров сомножителей АТЛЕТ 14 18 40 50 2огал 20 10 60 12 70 3.
Балыног катнчггтва операций поженил, умножения и лнгнческит апсргщнй. Как показывалось ранее, эти операции требуются для вычисления одного выходного отсчета. Кроме того. все виды сложной обработки могут быть прелсгавлены композицией рассмотренных выше операторов: свертки, рекурсии, ДПФ, нелинейных и логических преобразований. Отсюла следует, что элементная база должна быть ориентирована па быстрое выполнение таких онсраторов.
В частности, должно быть организовано аппаратное умножение с накоплением (сложенне локальных произведений) и создана большая ш1мгп ь данных и память программ с удобным и быстрым доступогв к пнм. 4. Необходимость абгспечення гибкости н перестройки цифровых систем обРаботки сигналов, что связано с изменением разнообразных параметров. коэффициентов и данных в регулируемых и адаптивных слетел~ах. Именно адаптивныс системы находят все большее применение в тслскоммуникации для подавлении эхо-сигналов разнообразной приролы, коррекции модемов (устранение сдвига частоты и дрожания фазы — лжпттсра), коррекции характеристик канала связи, построения воколеров с линейным предсказанием и т д 5.
Н . Нараллелнзм итгарнтлгав, проявляющийся в том, что для каждого набора вхОлных данных выполняются такие действия, кОто)тыс мОгут сОвмсшатъся по времени. Напрггмер, параллельная обработка стереокана 1ов в процессорах платформы ТМ8320Сбххх за счет особой организации архитектуры. б. Ре - Регулярность атгарггтмаа, т. е. повторяемость отдельных оперш1 й.
Типичными примерами являются операция "бабочка" в БПФ и алгоритм Горнсра для вычисления полиномов. 28 14 80 17 100 Разрядность Производительность денных (бит) (М!Р8) Тип арифметики Поставщик Семейство процессоров 33,3 40,0 А(78Р-21хх А08Р-21ххх 16 32 ФТ ПТ Ала1ов Ое- у1сез Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов ° процессоры с олинаковой пиковой производительностью не обязательно имеют одинаковую реальную производительность. 2. !Ннракнй днапазпп нкнененнл зпачецнй входных/выходных данных. Обычно диапазон данных составляет 40 — 80 дБ, а в ралиоприсмных устройствах может доходить ло 100 лБ.
Следовательно, в ряле случаев необходимо иметь такую элементную базу, которая обеспечивала бы организацию обработки данных большой разрядности. Если учесть, что один бит соответствует = 6 лБ, то разрялность регистров сомножителей при различных диапазонах обязана быть такой, кзк указано в табл. ).б, а регистры произведений должны иметь удвоенную разрядность. Таблица 1.6. Динамический диапазон н разрядность Динамический диапазон данных определяется в первую очерель Разрядностью АЦП, которая на современном этапе достигает 20 — 24, т. е. предел динамического лиапазона по АЦП составляет около 120 — 144 дБ.
В действительности за счет эффектов квантования линамический диапазон оказывается несколько меныпим, нежели при указанной в табл. 1.4 разрялцостн. Разрялность в 7 — 10 битов вполнс удовлетворяет контроллеры, используемые в системах управления. Для систем обработки речи и звука минимально допустимой является разрядность в 13 — 14 битов. Динамический лиапазон, точность вычислений и мошность собственного шума цифровой цепи зависят не только от разрялности, но и типа арифметики — с фиксированной точкой (ФЗ) или с плаваюшей точкой (ПТ). Большинство фирм (табл.
1.7) выпускают процессоры с обеими типами арифметики. Таблица 1.7. Тип арифметики и производительность процессоров 08Р5600х ()8Р563хх РЗР96002 ТМ8320С2хх ТМ8320СЗх ТМ8320С4х ТМ8320С5х ТМ8320С54х ТМ832ОСЯх ТМ8320С5000 ТМ8320С662х ТМ 8320С67х 08Р16хх 08РЗ2хх РР()7701х 283800х ФТ ФТ ПТ ФТ ПТ ПТ ФТ ФТ ФТ ФТ ФТ ПТ ФТ ПТ ФТ ФТ 24 24 32 16 32 32 16 16 8/16 16 32 32 16 32 16 20 40,0 80,0 20,0 40,0 25,0 30,0 50,0 Я),0 50,0 от 40 до 2000 от 1200 до 2400 от 600 до 1000 70,0 20,0 33,3 33,3 53 таблица б8.
Общие свойства ЦЛОС Применение Свойства Быстрое умножение с накоплением Архитектура с парал- лельнымдоступом к памяти Рис. т.24. Схема ДЯС Режимы специалыю й адресации Управление специ- альными программами Внутрикристальная периферия и интерфейсы ввода/вывода Алгоритмы н лроцессоры цифровой обработки сигналов 1.7.2. Основные свойства ЦПОС Сказанное позволяет выделить основные своиства ЦПОС, обеспечившопше зффективнучо реализацию алгоритмов НОС: П быстрое выполнение типовых операций ПОС; П аппаратная реализация комплексной операции умножения с накоплением (суммирование локальных произведений); П применение арифметики с ФТ и ПТ с разнообразной разрядностью; П параллельное выполненис отдельных частей алгоритма. которое достигается аппаратной реализацией ряда типовых алгоритмов; П большая внутрикристальная память данных и память программ; П азнообразне режимоа адресации применительно к разли шым задачам: оррзз ганизация буферов, поддержка бит-реверсивной адресации в БПФ н т.
дл П обработка в реалы>ом времени ланных. поступающих с высокой скоростью; П наличие внутрикристальной периферии (послсловатсльных и параллельных интерфейсов, портов вводаувыпода, таймеров): П малое время обратцсния к элементам внешней периферии. Обобщение перечисленных свойств, характерных лля разнообразных ППОС, и краткое описание их роли в системах цифровой обработки сигналов приведены в табл.
1.3. Большинство алгоритмоа ЦОС (фильтрация, преобразова- ния, спектральный анализ, нелинейная обработка и т. д.) насыщены операциями сложения и умножения Увеличение производительности, поскольку многте опера- ции ЦОС, работающие с большими обьемами данных, тре- буют чтения команд программы и многократного обраще- ния к данным ео время каждого командного цикла Эффективная поддержка массивоа данных и буферов типа Е)РО ("переым вошел — первым вышел") Эт)хректианое управление циклами е многоитератианых алгоритмах ЦОС; быстрое прерывание, поддерживающее часто повторяемые команды типа авода/вывода Внутрикристальная периферия, включающая а себя разно- образные устройства (кампандеры, кодеки, таймеры, ин- терфейсы еаодагаывода, приспособленные к внешней пе- риферии общего назначения и др.), позеопяет разра- батывать компактные системы малой стоимости Глава т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
