Солонина А., Улахович Д. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов (2002) (1095891), страница 17
Текст из файла (страница 17)
а из ячейки У-памяти выполняется пересылка в ре- П 1 ы А01 и Т! применюот специальные команчы лля выполнения роиессозы А чиовременио . енио с основной операцией дополнительных пересылок данных. ях п)юцессоров такие команды называют также аисогоФуиклиоиальоииса)п)я лсзссс !З21 Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов 7Д Процессоры Т! ТМЯ320СЗХ и ТМЯ320С55Х допускают существование некоторых команч в качестве паралчечьных, при этом одновременно вь!полня!отея несколько действий, описываемых этилш командами. в различных функционалы!ых узлах ЦПУ.
и производительность процессора при использовании в качестве единицы измерения количества операций (МОРЯ) увеличивается в лва раза. Такие, одновременно выполняемые, команды также иногда называют калтбинираааниылпс Разнов!шностью комбинированных команд являются команды, выполняемые в процессорах Т! С6000 н Я!а!Соте ЯС140.
Как уже было отмечено выше. в этих пропессорах присутствуют нескочько АЛУ (8 и 4 соответственно) Команды, опрелеляюшие действия в отдельных АЛУ, выполняются параллельно Ггю розг). 2.3). В некоторых процессорах применяются спеш!ализпрованные команлы, ориентщюванные на выполнение операций ЦОС. Примерами таких команд могут служить: О в процессоре ТМЯ320С55Х вЂ” вычисление сигнала на выхоле симлюричного/ассиметричного фильтра КИХ (конечная импульсная характеристика) ГИЯАОО/Г1ЕЯЯ()В: О в процессоре ТМЯ320С54Х вЂ” вычисление сигнала на выходе симметричного фильтра КИХ (конечная импульсная характеристик !) Г)КЯ. При повторении эти команды позволяют вычисчять реакцию фичьтра на входной сигнал. в конечном итоге они естественно сводятся к выполнению операций умножения/!шкоплеиия.
2.2.9. Разнообразные устройства ввода/вывода и периферии Решение залач ЦОС при использовании ЦПОС существенно облегчается из-за наличия в этих процессорах самых разнообразных устройств вво ла/вывода информации и периферийных устройств. К устройсгвал! ввода/вывода относится: С) параллельные и последовательные порты ввода/вывода, используюша' различные протоколы передачи информации; (3 каналы прямого доступа в память ОМА.
гюзволяюшне ввош!ть/выводят' информацию в память системы без использо!гения мощностей ЦПУ, т. е без потери и!юизводитсльиости системы; П молучи АЦП и ЦАП (аналого-цифрового преобразования и ци!РРт аналогового преобразования), разрешающие вводить/выводить в г!РОИС сор аналоговый сигнал ((.Осев! Ояр!6ХХ, 16-разрялный дельта-сит~ АцП/цАП в процессорах ОяР56!56 Мошго!а, !6-канальные 10-разряд ные АЦП в процессорах ТМЯЗ20(.Г240Х и ТМЯ32024Х); Глава 2 Арките а и ""фр~~" процессорое обработки сит 2.3.
цПОС с фиксированной и плавающей точкой П снос роцессоры с икси о ь рованнои (ФТ) и пчаваюшеи пособиостью обрабатыват ь сигналы и ланные ,юшей точкой (ПТ) отличаютс я , испо ь~лющи~ соответстчго все г ~р~мы~ !и ПТ и !еют бо ения гн. атае> 3). При этом с е д для обработка ланных как с рутой стороны. в и о сс .
в процессорах с ФТ всегла мож! пре иых с ПТ, но прог рал!мныл! об азом. !о организовать обработр Об ра отки ланных требуют р ~бразования и об б р» л . оответствующне про л!юния. т лостаточно много време граммы емеии для Основные гтг е отличия процессоров с ФТ и Т е от ° с и ПТ заключа!отса в слелуюи ! шюнальные люд'л щем. оие одули. выполняюшие а и процессо ах с П ра ши умножения, в р л!етичеслис операции р ПТ по сравнению с ЦПОС с ФТ и и ФТ и П ' ' " чгойитмы выполненив '" операции над числами с Процессоры с ГП имеют бочее разнооб азн системь взаимного п ре " азованяя. я о работки данных как с ФТ. ПТ .таки и их азря лность внут н него пречставления ланиых в п 2 рчзряда в некот ЦПОС гь р !ы прелставлени . !Ной о л !зых возможно ! до,кг,„,и я. ! спользованис укоров!,, 'ение процессо д!е, чем ров с ПТ приводит к тол!у, ч м у процессоров с ФТ.
О му, что их цена становится днако для многих прим н рименений это окуиа- 7Р (3 Разнообразные модуди о Работки сигналов: кодек! ентированные 1!а шщ ' ре иие кОнкретных задач о еки, леколеры, компрессор С( порты обмена ин ма рмацией между процессо ам! гопроцессорной системы; рами прн реализашш мио- С! сопроцессоры ддя решени и . опроцессоры — деколе(.Осеп! Тес(тпо1О8!ез, ТМЯИ320СИ64!6 с 6416), сопроцессор — ТитЬо Оесос)ег (РЯР56307 (ЗЯР5631! Мо!ого!а) О интерфейсы пе лачи рел чи ланных в режиме АТМ 1) контроллер АТМ, приел! юпередатчик 8-раз ядных ( ТОР)А).
включающие стью передачи/приема до 50 Мб из ( МЯ32ОС6416); р !х комбинаш!й со скоро- ГЗ генераторы сигналов ШИМ ( ро - мпул с ко ро лерах (ТМЯ320С24 широтно-импул с 'Х и ТМЯ240Х) бочее полробно некоторые из этих уст из этих устройств рассмотрены в агаве 8. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов ется большил<н преимушествами ЦПОС с ПТ. Осиовныс преимушества свод5!тс51 к слсдч<ошсл<у. Р При использовании 32 разрядов и ПТ существенно повышается то июсть внутреннего представления да<и<ых. Р Сушсственно расишряется возможный динамическии диапазон сигналов и лашиех. т. е.
отношение максимально возможного к минимально возлюжиому значению сигнала и соответственно отношение сип<ал/шум. О При использовании процессоров с ПТ снимается проблема масштабирования данных (14! с целью избежать переполнения ирн выполнении различиыл операций и особенно операций накопления). Р Болыиое разнообразие типов данных и особенно да!щых с ПТ приводит к тому, что архитектура ЦПОС с ПТ становится ба>ее дружественной аля компиляторов с языка С (<чц г<аеу 9); зто в свою очередь позволяет получать более эффективные программы в ЦПОС с ПТ при использовании языков высокого урошт. Достоинства процессоров с ПТ приводят к тому, что ири их использовании построение систел<ы ЦОС становится более легким и быстрым.
2.4. Основные типы ЦПОС Как уже отмечалось выше. особенности арлитекзуры ЦПОС опрелеляются тем, каким образол< он реяли>уег ю<горитл!ы )ЮС. Исследование вариантов реализации типичных ал<оритмов ЦОС и их вычислительных требовчиий является лучшим способом для из)чения и понимания развит<!я архитектуры ЦПОС. Традишюииым простым прил<сром. на которол< иллюстриру<отси особенности алгоритмов ЦОС и процессоров ЦПОС яв,шется алгоритм реализации КИХ-фильтра, выходной сии<ил которого определяется выражением Ч-1 у(») = ~х(11-)) й(П. <=й где т(л) — отсчеты входного сигнала; /<(!) — коэффициенты фильтра.
При определении типов процессоров в настоящей работе будем придерх и ваться терминологии. использованной в 13!. В соответствии иеи существующие в настоящее время процессоры можно разделить, с точки зрени<! арлитектуры, нв следующие основные типы: Р стандартные процессоры (сопуепбода!); > Отмстив. что иа входе любого ЦПОС мы имеем очонхковмс входные двиныс 5 форме с ФТ, т.
к. соо<встствуюшил! обрвюм Рвботлют все анзлото-ии4!Ровые прсоб Разов>в>ели (АИП). которые нормированы к максимально во>можиому сигма,<)' !И входе кек к !. Первой операцией иад вхо,питии ддпимл<и в ИПОС с ПТ ввлкстсл прсобрюовдиие кх в форму с ПТ. Главе г Архит ур цифр выхпроц. роеобр 6 тикси, ое р улу щ<еиныс стаилартные процессоры (спйапсе<1 сопуепбопа)); р процессоры >т) 1'тт' (очень длинное слово кол<визы); р суперскалярные процессоры (вире!зса!аг); р гибрп чы ЦПОС/микроконтроллер. это деление естественно носит условный характер, особ , ос сино для процессоров первых двух типов. Вопрос, куда отнести тот или иной конкретный процессор. может вызвать затруднение.
Однако такая классификация предстыияется полезной лля определения особенностей построени р оения и арлитсктуры процессоров. С>сдует также отл<етить. что фирмы-производители объявляют о иоивлении новых процессоров, в том числе иа основе новых ар>иггскт р. Н А фирма Г)! анонсировала иовыи процессор. Так что возможно появление процессоров, !<е ук<адываюшилс>! в привелеиную классификацию.
11иже рассматрива!отса особенности процессоров приведенных п<пов и примеры конкретных процессоров. 2.4.1. Стандартные процессоры ЦПОС (СопчепМопа! 08Р)< Пршщииы построения процессоров этого типа расслютрим иа > и прил<ср ьх щ в иих операции умножения с накоплением. Выполнение указанной операции отличается в процессорах различных фирм>. Как уже отмечалось, <я , для выполнения этой операции требуется произвести три выборки из пам<<ти — комшшы и двух сомножитслеи. процессоры Т1 Структура блока АЛУ < пути передачи данных в процессорал первы~ поколев<в приведены на рис.
2.!3 и 2.14. Итак, в и < роцессорс требуется вычислять выражение х — 1 г[л! = ~ ><11 — 1).61<<), 1<=0 т- е отс . в цикле выполнять четов сип<ала т ять операцию х (» — В . )<(!] при ра>ьщчиых зиаче! 1 х ча т(» — !) и коэффициентов фильтра й(<).
!<Я 1 ПРл сравнении способов вл!ю "ичим„ !ядри полсшо иметь в основной оперении ИОС в и оцессорох ю <л л „й,, и ! в во<у..<ш процессе<>ы ои процессоры с ) !стем с >ирл>ы Разрабатывали св „и„ц ссоров в презслзх опрсдслсииото сенейь. что пои ю> оботкс л в став стрсматсв выполнИть . Ровтссо условие ирссмствслносзл и совл<ес!Ймосп< новых оРов с раисе выпушснными Рмо>ем* ло тех пор, иове >то условие нс становится ом* ио пути ло< ° .
«ов х слог<с<в. пп Алгоритмы и процессоры иифраеай обработки сигналов В процессорах с фиксированной запятой (ТМ5320С2Хс2ХХс24Х/5Х) хсож1со использовать д1и варианта вычисления. Вариант 1 Коэффициенты фильтра и отсчеты сигнала хранятся в памяти данных ПД и лля вычисления приведенного выше выражения в цикле выполняются лве послеловательные комаидьс гт сьза с загрузка 1-ого самновителя в регистр т ИРтй бзи с умнояение с-ого сомновителя на содераимое ; регистра т, передача полученного произведения г в регистр Р, добавление препыпуиего произведения г (содерааясого регистра Р) к содержимому аккумулятора й в которых адресуется память данных сьаа (с(ага пзепюгу абс)гехт). Схема выполнения операции изображена на рис.
2.13. Рис. 4.13. Пуси передачи данных при выполнении команд ст — МРУА В цикле операция вычисления произвеления с накоплением зтил~ способах полняется практически за два !акта. т. к. иа все вычисления лобашгвется одна команла прибавления последнего произволения АРАС. Время вычислеиия суммы п произ ы п произвелеиий в таках будет )тапио (2л + 1). Такое время выполнения опе- П,'1 ра и м хшии умножения с накоплением определяется тем, что из памяп1 данны, ( лава к АРхитектура цифровых процессоров обработки сигналов а одни талт можно п(юизвести сдиУ выбоРкУ, в то вРемЯ как ллЯ однотактового выполнения операции требуется лва обрапсею1и к памяти ссаипых. Вариант 2 для храпения коэффициентов фитьтра используется память программ ПП. В этом случае для вычисления отсчета иа выходе фильтра можно применять ,лиу комбинированную команду ийс, которая позволяет адресовать лля лвух ~омножителей палсять данных (Йпа, фца гпепсогу асЫгегз) и палгять программ (р1па, ргоягагп гпегпогу асЫгея): ийс риа, биа г перемнокенне садеркимаго адресуеиык ячеек Пп и Пд, передача полученного произведения в регистр Р, добавление предыдуиега произведения (подаренного регистра Р) к садервимаму аккумулятора й Схема выполнения операции приведена иа рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
