13. Цифровые сигнальные процессоры (цсп): особенности структуры и организации вычислительного процесса.

ЦСП специализированы под вычислительные задачи, связанные с цифровой обработкой сигналов (математических манипуляций над оцифрованными сигналами), т.е. происходят вычислительные задачи обработки информации в реальном времени. Функциональные устройства этих процессоров особенно эффективно выполняют характерные для этого класса задач операции: свёртки, фильтрации, перемножение векторов и матриц.

Особенности ЦСП (DSP):

- Гарвардская (иногда супергарвардская) архитектура, с разделением памяти на память программ и память данных, связанных с ядром отдельными шинами ( то есть раздельное хранение данных и команд в ОЗУ и ПЗУ соответственно);

- Конвейеризация – выполнение в одном такте различных шагов нескольких команд;

- Аппаратный умножитель, выполняющий умножение многоразрядных чисел за один такт;

- Специальные команды ЦОС, в частности команда «Умножение со сложением».

Важной особенностью ЦСП является малая энергозатратность на единицу вычислительной мощности, что обеспечило их применение в таких устройствах, как плееры, мобильные телефоны, фото-, видеокамеры и пр.

Основные параметры ЦСП:

- Разрядность (от 16 до 64)

- Тип арифметики

- Быстродействие (тактовая частота)

- Система команд

- Параметры внутренней памяти

- Размеры адресуемой памяти

- АЦП и ЦАП, ШИМ

- Контроллер ПДП

- Интерфейсы – типы, аппаратная поддержка

- Прерывания – число, время реакции

- Питание

- Конструктивные параметры

- Эксплуатационные параметры

13. Память: виды, особенности функционирования.

В вычислительных системах по назначению память делится на:

- Регистровые файлы процессора (самая быстроя память);

- Кэш-память (или буферная память) – хранение копий информации, используемых в текущих операциях обмена;

- Основная память – ОЗУ, ПЗУ – хранение программ и данных;

- Специализированные устройства памяти – многопортовые, видеопамять и т.п;

- Внешняя память – для хранения больших объемов информации – магнитные диски, компакт-диски, магнитные ленты и т.п.

По способу доступа к данным различают:

1. ЗУ с адресным доступом:

А) RAM (оперативное) запоминающее устройство с произвольной выборкой;

RAM делятся на статические SRAM (на триггерных ячейках) и динамические DRAM (с хранением информации в виде заряда на конденсаторах), последние имеют большую емкость, но требуют периодической регенерации. Статические SRAM обычно выполняются на триггерных ячейках.

Б) ROM – постоянное запоминающее устройство (память только для чтения);

ROM отличаются энергонезависимостью и неразрушаемостью информации и делятся на:

- программируемые при изготовлении (масочные);

- программируемые пользователем – пережигание перемычек;

- многократно перепрограммируемые пользователем (с ультрафиолетовым стиранием, электрическим стиранием, в т.ч. ФЛЭШ с секторным стиранием).

2. ЗУ с последовательным доступом:

А) FIFO – первый пришел – первый вышел,

Б) стек - последний пришел – первый вышел (используется для вызовов подпрограмм и обработки прерываний,

В) циклические – считывание слов в определенной последовательности- пример: видеопамять считывается в порядке сканирования.

Структура, принцип действия

Память выполняется в виде больших интегральных схем БИС. В состав типовой БИС памяти входят следующие узлы:

- матрица-накопитель, узлах которой размещаются элементы памяти;

- дешифратор строк и столбцов;

- устройства записи и считывания;

- устройство управления.

Основные параметры памяти:

Информационная емкость – максимальный объем хранимой информации, измеряется в битах, байтах или словах.

Приставка кило- означает умножение на 210=1 024,

приставка Мега- означает умножение на 220=1 048 576,

приставка Гига- означает умножение на 230=1 073 741 824.

Организация ЗУ – произведение числа хранимых слов на их разрядность.

Быстродействие – оценивают временем считывания, записи или цикла Запись+Чтение.

Для некоторых видов памяти используют дополнительные параметры:

- Время хранения;

- Допустимое число перезаписей;

- Энергонезависимость.