Микропроцессор Analog Devices Введение
Микропроцессоры (МП) компании Analog Devices образуют два семейства: ADSP21xx и ADSP21xxx.
Семейство ADSP21xx - набор однокристальных 16-разрядных МП с общей базовой архитектурой, оптимизированной для выполнения алгоритмов цифровой обработки сигналов и других приложений, требующих высокопроизводительных вычислений с фиксированной точкой. Микропроцессоры этого семейства на сегодняшний день насчитывают 15 представителей, которые отличаются друг от друга, в основном, расположенными на кристалле периферийными устройствами, такими как кэш-память, таймеры, порты и т. п.
Второе семейство МП ADSP210xx объединяет 32-разрядные микропроцессоры, ориентированные на сигнальные алгоритмы, требующие выполнения вычислений с плавающей точкой.
В рамках каждого семейства микропроцессоров обеспечивается совместимость снизу вверх по системе команд. Старшие представители семейства обладают большей производительностью и содержат на кристалле дополнительные функциональные блоки.
Микропроцессоры семейства adsp21хх
Микропроцессоры семейства ADSP21xx успешно конкурируют с аналогичной продукцией компаний Motorola и Texas Instruments благодаря высокой производительности и низкой цене, а также наличию развитых аппаратных и программных средств разработки прикладных систем. Высокая производительность процессоров на сигнальных алгоритмах достигается за счет многофункциональной и гибкой системы команд, аппаратной реализации большинства типичных для сигнальной обработки операций, высокой степени параллелизма процессов в микропроцессоре, сокращения командного цикла.
Архитектура мп семейства adsp21хх
Микропроцессоры ADSP21xx имеют модифицированную гарвардскую архитектуру.
Рисунок 1 - Обобщенная структура микропроцессора ADSP21xx
Каждый МП содержит 3 независимых функциональных блока:
арифметико-логическое устройство (АЛУ);
умножитель с накоплением (MAC);
устройство барабанного сдвига.
Каждый блок непосредственно оперирует с 16-разрядными данными и обеспечивает аппаратную поддержку вычислений с различной точностью.
Микропроцессор содержит генератор адресов команд и два генератора адресов данных, обеспечивающие адресацию к данным и командам, расположенным как во внутренней, так и во внешней памяти..
Последовательные порты обеспечивают интерфейс с большинством стандартных последовательных устройств, а также с аппаратными средствами сжатия/восстановления данных.
Порт интерфейса с хост-процессором позволяет без дополнительных интерфейсных схем взаимодействовать с хост-процессором системы, в качестве которого может использоваться как процессор данного семейства, так и другой микропроцессор.
МП ADSP-21msp5x отличается наличием аналогового интерфейса, позволяющего вводить и выводить обрабатываемый сигнал в аналоговой форме.
МП ADSP-2181 содержит внутренний порт прямого доступа к памяти (ПДП) и байтовый порт ПДП, которые обеспечивают быстрый обмен с внутренней памятью. Внутренний порт ПДП поддерживает асинхронный обмен с памятью программ, а байтовый порт позволяет записывать и читать как команды, так и данные.
Микропроцессоры компании Analog Devices отличает высокая степень параллелизма внутренних операций. За один такт процессор может:
генерировать адрес следующей команды;
загрузить из памяти следующую команду;
выполнить 1 или 2 пересылки данных;
обновить 1 или 2 указателя на данные;
выполнить операцию.
Таблица 1. Основные характеристики МП семейства ADSP21xx
Возможности |
2101 |
2103 |
2105 |
2115 |
2111 |
2171 |
2173 |
2181 |
2183 |
21msp58 |
АЛУ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Сдвиг |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Генератор адресов данных |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Генератор адресов команд |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
ОЗУ данных, Кслов |
1 |
1 |
0,5 |
0,5 |
1 |
2 |
2 |
16 |
16 |
2 |
ОЗУ команд, Кслов |
2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
16 |
16 |
2 |
Таймер |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Многоканальный последовательный порт |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Последовательный порт |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Порт хост-интерфейса |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
Порт ПДП |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
Аналоговый интерфейс |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
Напряжение питания, В |
5 |
3,3 |
5 |
5 |
5 |
5 |
3,3 |
5 |
3,3 |
5 |
Производительность (MIPS) |
20 |
10 |
13.8 |
20 |
20 |
33 |
20 |
33 |
33 |
26 |
Арифметико-логическое устройство микропроцессора выполняет стандартный набор арифметических и логических операций, включая деление. Устройство сдвига осуществляет арифметические и логические сдвиги операндов, нормализацию и возведение в степень. Функциональные устройства микропроцессора могут обмениваться результатами выполнения операций по шине внутренних результатов.
Все устройства МП - 16-разрядные и оперируют с данными в формате с фиксированной точкой. Числа представляются либо как беззнаковые, либо в дополнительном коде.
Специальные схемотехнические решения на основе данного ядра и программное обеспечение планируется создавать непосредственно для заказчика, под конкретно заданные требования и характеристики. Для приложений, требующих высокой производительности, будут создаваться процессоры, содержащие несколько ядер на одном кристалле.