Reja kirish signallarning asosiy turlari Signallarga raqamli ishlov berish umumlashgan sxemasi Furye konvertatsiyasi dsp protsessori Raqamli signallarni qayta ishlashni qo'llash. 10 Xulosa 14 kirish

DSP protsessori

DSP protsessori yuqori ixtisoslashgan qurilma. Uning yagona vazifasi raqamli signallar oqimini tezda qayta ishlashdir. U asosan arifmetik funktsiyalarni bajaradigan va katta hajmdagi ma'lumotlarni tezda qayta ishlash uchun optimallashtirilgan bitlarni boshqaradigan yuqori tezlikda ishlaydigan apparat sxemalaridan iborat. Shu sababli, udspkuda buyruqlar to'plami universal mikroprotsessorga qaraganda kamroq: ularning soni odatda 80 dan oshmaydi. Bu shuni anglatadiki, uchundsp, engil buyruq dekoderi va juda kam sonli ijro etuvchi qurilmalar talab qilinadi. Bundan tashqari, barcha aktuatorlar oxir-oqibat qo'llab-quvvatlanishi kerakyuqori mahsuldorarifmetik operatsiyalar. Shunday qilib, odatiy DSP protsessorbir necha yuz mingdan ko'p bo'lmagan (zamonaviy CISC-MPlarda bo'lgani kabi o'n millionlab) tranzistorlardan iborat. Shu sababli, bunday MPlar kamroq energiya sarflaydi, bu ularni batareyalar bilan ishlaydigan mahsulotlarda ishlatishga imkon beradi. Ularni ishlab chiqarish juda soddalashtirilgan, shuning uchun ular arzon qurilmalarda foydalanishni topadilar. Kam quvvat sarfi va arzon narxning kombinatsiyasi ularni nafaqat yuqori telekommunikatsiya sohasida, balki uyali telefonlar va robot o'yinchoqlarda ham ishlatishga imkon beradi.

Raqamli signallarni qayta ishlash protsessorlari arxitekturasining asosiy xususiyatlarini ta'kidlaymiz:
Garvard arxitekturasi, uning asosi buyruqlar xotirasi va ma'lumotlar xotirasini jismoniy va mantiqiy ajratishdir. DSP protsessorining asosiy buyruqlari ko'p operandli bo'lib, ularning ishlashini tezlashtirish bir vaqtning o'zida bir nechta xotira hujayralarini o'qishni talab qiladi. Shunga ko'ra, chipda alohida manzil va ma'lumotlar shinalari mavjud (ba'zi turdagi protsessorlarda bir nechta manzil va ma'lumotlar shinalari mavjud). Bu vaqt o'tishi bilan operandlarni tanlash va buyruqlarni bajarishni birlashtirishga imkon beradi. O'zgartirilgan Garvard arxitekturasidan foydalanish shuni ko'rsatadiki, operandlar nafaqat ma'lumotlar xotirasida, balki dasturlar bilan birga buyruqlar xotirasida ham saqlanishi mumkin. Masalan, raqamli filtrlarni amalga oshirishda koeffitsientlar dastur xotirasida, ma'lumotlar qiymatlari esa ma'lumotlar xotirasida saqlanishi mumkin. Shuning uchun koeffitsient va ma'lumotlar bitta mashina tsiklida tanlanishi mumkin. Xuddi shu mashina tsiklida buyruq namunasini ta'minlash uchun dastur Kesh xotirasi yoki mashina tsikli davomida dastur xotirasiga ikki marta kirish ishlatiladi.
Raqamli signalni qayta ishlashning asosiy operatsiyalaridan biri - ko'paytirish vaqtini qisqartirish uchun apparat multiplikatori ishlatiladi. Umumiy maqsadli protsessorlarda bu operatsiya bir necha siljish va qo'shish zarbalarida amalga oshiriladi va ko'p vaqt talab etadi, DSP protsessorlarida esa ixtisoslashgan multiplikator tufayli faqat bitta tsikl kerak bo'ladi. O'rnatilgan apparat ko'paytirish sxemasi 16 va/yoki 32 bitli operandlar uchun 1 ta tsiklda asosiy cos ko'paytirish operatsiyasini (MultIPly - Accumulate-MAC) bajarishga imkon beradi.
Tsiklik buferlarni apparat bilan qo'llab-quvvatlash. Masalan, rasmda ko'rsatilgan filtr uchun. 16.3, chiqish signalining har bir hisob-kitobi eng qadimgi joyda xotirada saqlanadigan yangi kirish signalining hisob-kitobidan foydalanadi. Bunday aylanma bufer uchun sobit RAM maydonidan foydalanish mumkin. Shu bilan birga, hisob - kitoblar paytida, qaysi operatsiya - yozish yoki o'qish-hozirgi vaqtda amalga oshirilishidan qat'i nazar, faqat RAM manzillarining ketma-ket qiymatlari hosil bo'ladi. Tsiklik buferlarni apparat yordamida amalga oshirish dasturda filtr tsikli tanasidan tashqarida bufer parametrlarini (boshlanish manzili, uzunlik) o'rnatishga imkon beradi, bu esa dasturning tsiklik qismini bajarish vaqtini qisqartirishga imkon beradi.
Buyruq taktikasining davomiyligini qisqartirish. Bu asosan RISC protsessorlariga xos bo'lgan texnikalar bilan ta'minlanadi. Ularning asosiylari ko'pgina jamoalarning operandlarini registrlarga joylashtirish, shuningdek, buyruqlar va mikrokomandlar darajasida konveyerizatsiya qilishdir. Konveyerda 2 dan 10 gacha qadamlar mavjud bo'lib, ular bir vaqtning o'zida bajarilishning turli bosqichlarida 10 tagacha buyruqlarni bajarishga imkon beradi. Bunday holda, arifmetik operatsiyalarni bajarish bilan parallel ravishda registr manzillarini yaratish, shuningdek xotiraga ko'p portli kirish qo'llaniladi. Bunga EPIC arxitekturasiga ega bo'lgan universal mikroprotsessorlarga xos bo'lgan dasturni kompilyatsiya qilish bosqichida yaratilgan juda katta so'z uzunligi (VLIW) buyruqlaridan foydalanish kabi usul ham kiradi. Xuddi shu narsa bitta chipli mikrokontrollerlarga xos bo'lgan yuqorida muhokama qilingan Garvard protsessor arxitekturasiga ham xizmat qiladi.
Chipda ichki xotira protsessorining mavjudligi, bu DSP-ni bitta chipli MK bilan bog'laydi. Protsessorga o'rnatilgan xotira odatda tashqi xotiraga qaraganda ancha yuqori tezlikka ega. Ichki xotiraning mavjudligi butun tizimni sezilarli darajada soddalashtirishga, uning hajmini, quvvat sarfini va narxini kamaytirishga imkon beradi. Ichki xotira hajmi ma'lum bir murosaning natijasidir. Uning ko'payishi protsessor narxining oshishiga olib keladi va quvvat sarfini oshiradi va dasturlarning cheklangan xotira hajmi murakkab algoritmlarni saqlashga imkon bermaydi. Ruxsat etilgan nuqta DSP protsessorlarining aksariyati kichik ichki xotira hajmiga ega, odatda 4 dan 256 Kbaytgacha va protsessorni tashqi xotira bilan bog'laydigan ma'lumotlarning tashqi avtobuslarining past chuqurligi. Shu bilan birga, suzuvchi nuqta DSP odatda katta ma'lumotlar massivlari va murakkab algoritmlar bilan ishlashni o'z ichiga oladi va tashqi xotirani (va ba'zan ikkalasini) ulash uchun katta sig'imli xotira yoki katta manzilli avtobus bit chuqurligiga ega.