December 17 2017 15:48:02
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Сигнальные процессоры и мультипроцессорные системы
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

Программное управление выполняемыми функциями сделало микропроцессор широко распространенным универсальным элементом электронно-вычислительных систем разнообразного назначения. При этом каждая область применения МП предъявляет свои специфические требования к их структуре и характеристикам. Для многих задач измерения, управления и обработки информации в реальном масштабе времени требуется высокая производительность при выполнении математических операций. Особенно актуальными эти требования являются для таких приложений как числовое программное управление станками, обработка изображений, сжатие данных при их хранении и передаче по каналам связи, цифровая звукозапись и распознавание речи, радио- и гидролокация и др.

Увеличение производительности и вычислительной мощности микропроцессорной системы можно получить различными способами: использование быстродействующей элементной базы на основе совершенной технологии, создание специализированных МП, ориентированных на эффективное выполнение операций обработки данных.

Важнейшей характеристикой вычислителя, отражающей его способность к быстрой обработке данных, считается скорость выполнения математических операций умножения, деления, вычисления функций (тригонометрических, логарифмических, экспоненциальных и т.п.), которые в классической архитектуре реализуются по сложным подпрограммам, не обеспечивающим достаточного быстродействия. Для решения проблемы разработчики пошли по пути создания специализированных МП, ориентированных на выполнение математических операций и называемых арифметическими сопроцессорами. Вначале они выпускались в виде отдельных микросхем, а с развитием технологии были размещены на одном кристалле с основным процессором.    

Как правило, цифровая обработка сигналов оперирует с огромными объемами данных в реальном масштабе времени, когда  скорость вычислений центрального процессора должна быть согласована с темпами поступления данных с блоков ввода – вывода. Сложность поставленных задач потребовала оптимизации структуры микропроцессорной системы для математической обработки числовых данных по ряду критериев в том числе получения максимальной загруженности аппаратных ресурсов. Это привело к созданию специализированных устройств обработки информации, носящих название сигнальных микропроцессоров (СМП) или Digital Signal Processor (DSP) – цифровых сигнальных процессоров.

Уже первые СМП показали их значительные преимущества для реализации алгоритмов обработки сигналов по сравнению с универсальными микропроцессорами, и процесс улучшения характеристик СМП проходил очень быстрыми темпами. В настоящее время выпускается несколько сотен различных СМП, находящих широкое применение в различных областях техники, где производительность даже современных микропроцессоров явно недостаточна. Специализированные микропроцессоры позволили при обработке сигналов разгрузить системную магистраль ЦПЭ, перенести часть операций обработки в периферийное оборудование и увеличить скорость работы с устройствами ввода – вывода.

Большую часть объема производства СМП составляют дешевые и достаточно производительные 16- и 24-разрядные микропроцессоры с фиксированной точкой. Расширенные коммуникационные возможности, наличие достаточных объемов памяти внутри чипа для данных и программы, возможность защиты программы от несанкционированного доступа, поддержка режима энергосбережения делают эти микропроцессоры привлекательными для использования не только в качестве специализированных вычислителей, но и в качестве контроллеров в различных  электронных приборах. Разработаны также и применяются более дорогие микропроцессоры, аппаратно поддерживающие операции над данными в формате с плавающей точкой.

Типичные алгоритмы обработки данных требуют выполнения множества операций сложения и умножения, включающих многократное повторение следующих действий: выборка двух операндов, их перемножение и сложение, запоминание результата. СМП процессоры поддерживают множественный доступ к памяти за один и тот же командный цикл за счет использования раздельных ЗУ команд и ЗУ данных, Это позволило производить выборку двух операндов, чтение кода команды и сохранение результата за один командный цикл.


Рис.8.12. Структура матричного умножителя

Характерным для МПС также является наличие аппаратного умножителя, выполняющего умножение чисел за один командный такт (рис.8.12).

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 2,299,170 уникальных посетителей