Мп с архитектурой sharc семейства adsp-2106x
Следующее поколение семейства ADSP 21ххх представлено микропроцессорами ADSP-21060 и ADSP-21062. Будучи сходными с МП ADSP-210xx по структуре ядра и совместимыми снизу-вверх по системе команд, они обладают существенными архитектурными отличиями, что позволило разработчикам выделить их в отдельное архитектурное семейство SHARC.
Рисунок 2 - Архитектура SHARC
На тактовой частоте 40 МГц производительность МП составляет 80 MIPS и 120 Mflops.
Шинный коммутатор соединяет ядро процессора с независимым процессором ввода/вывода, двухвходовой памятью и портом шины мультипроцессорной системы. Производятся также модули SHARCPAC и TRANSPAC, устанавливаемые в специальные разъемы материнских плат. Вычислительные модули на базе SHARC используются в системах радио - и гидролокации, в системах распознавания речи и обработки изображений, в средствах телекоммуникации и медицинской диагностики.
Рисунок 3 - Структура микропроцессора ADSP-2106X
Интерфейс с хост-процессором обеспечивает простое соединение со стандартной 16- или 32-разрядной микропроцессорной шиной. Передача данных через интерфейс осуществляется асинхронно, со скоростью, ограниченной тактовой частотой МП. Хост-интерфейс доступен через внешний порт и отображается в адресное пространство МП. 4 канала контроллера ПДП обеспечивают обмен данными и командами через хост-интерфейс с минимальным участием процессорного ядра.
ADSP-21060 имеет 2 синхронных последовательных порта для связи с периферийными устройствами. Максимальная скорость передачи данных через последовательный порт 40 Мбит/с. ADSP-21060 предоставляет разработчикам широкие возможности по созданию мультипроцессорных сигнальных систем. Общее адресное пространство может быть разделено между несколькими процессорами. Встроенная распределенная шинная логика позволяет создавать системы, содержащие до 6 взаимодействующих процессоров ADSP-21060 и хост-процессор. Межпроцессорное управление осуществляется с помощью механизма векторов прерывания. Загрузка микропроцессора может осуществляться из ПЗУ, хост-процессора.
Мп с архитектурой sharc семейства adsp-2116x;
Следующей разработкой компании Analog Devices явились 32-разрядные МП семейства SHARC - ADSP-2116x, представленные в 1998 г.
Основным отличием семейства ADSP-2116x от ADSP-2106x является наличие в составе микропроцессорного ядра двух процессорных элементов, а также является увеличенная разрядность внутренних шин.
Каждый процессорный элемент содержит набор обрабатывающих устройств: 32-, 40-разрядное арифметико-логическое устройство с фиксированной и плавающей точкой, 32-, 40-разрядный умножитель в формате с плавающей точкой с 80-разрядным регистром-аккумулятором, устройство барабанного сдвига, регистровый файл - 32 40-разрядных регистра.
Рисунок 4 - Структура микропроцессора ADSP-2116x
МП ADSP21160 является первым представителем новой серии. Он содержит 4 Мбит внутренней памяти, 14 каналов ПДП. Приведем основные характеристики данного микропроцессора:
выполнение команд за один такт, в том числе, двумя вычислительными блоками, в SIMD-режиме;
наличие сдвоенного генератора адреса;
наличие команд ускорения обработки циклов;
тактовая частота 100 МГц;
пиковая производительность 600 Mflops;
напряжение питания 2,5 В.
При относительно небольшой тактовой частоте высокая реальная производительность микропроцессоров ADSP-2116x достигается благодаря эффективной системе команд.
Таблица 2. Производительность микропроцессоров семейства SHARC
|
ADSP-21065L SHARC |
ADSP-21160 SISD |
ADSP-21160 SIMD |
Тактовая частота |
66 МГц |
100 МГц |
100 МГц |
Длительность такта |
15 нс |
10 нс |
10 нс |
Mflops средняя |
132 Mflops |
200 Mflops |
400 Mflops |
Mflops пиковая |
198 Mflops |
300 Mflops |
600 Mflops |
Комплексное БПФ на 1024 точки |
274 мкс |
180 мкс |
90 мкс |
Звено КИХ-фильтра |
15 нс |
10 нс |
5 нс |
Звено БИХ-фильтра |
60 нс |
40 нс |
20 нс |
МП TigerSHARC - ADSP-TS001
Пути дальнейшего повышения производительности компания Analog Devices связывает со статическим выявлением параллелизма уровня команд. ADSP-TS001 - первый микропроцессор семейства TigerSHARC с новой статической суперскалярной архитектурой. Процессоры TigerSHARC сочетают возможности цифровой обработки сигналов с особенностями RISC и VLIW.
Работая на тактовой частоте 150 МГц, процессор ADSP-TS001 обеспечивает наибольшую производительность среди процессоров семейства SHARC как при обработке данных с фиксированной точкой, так и при работе с данными в формате с плавающей точкой. ADSP-TS001 может обрабатывать 8-, 16-, 32-разрядные типы данных с фиксированной и плавающей точкой, причем скорость обработки увеличивается при уменьшении разрядности данных.
Характеристики МП ADSP-TS001.
Производительность:
1200 ММАС/с (миллионов "умножений с накоплением" в секунду) на частоте 150 МГц - 16 бит с фиксированной точкой;
300 ММАС/с на частоте 150 МГц - 32 бита с плавающей точкой;
900 Mflops - 32 бита с плавающей точкой.
Память:
6 Мбит встроенной SRAM, общей для данных и команд;
адресуемое пространство до 4 Гбайт;
встроенный контроллер динамической памяти SDRAM.
Коммуникационные возможности:
скорость передачи данных через внешнюю шину 600 Мбайт/с;
скорость передачи данных через 4 порта связи 600 Мбайт/с;
возможность объединения в многопроцессорную конфигурацию без использования дополнительных интерфейсных схем;
4 порта ввода/вывода общего назначения.
Рисунок 5 - Структура микропроцессора ADSP-TS001
В состав МП входят: вычислительные блоки, память, 2 АЛУ адресной арифметики, блок формирования последовательности команд и периферийные компоненты.Каждый из вычислительных блоков содержит 32-регистровый файл, умножитель, АЛУ и 64-разрядное устройство сдвига.
При производстве следующих микропроцессоров семейства TigerSHARC планируется использовать меньшие технологические нормы, что позволит увеличить тактовую частоту. Кроме этого, разные представители семейства будут различаться объемами встроенной памяти и составом интегрированных периферийных устройств.
Основная область применения микропроцессоров TigerSHARC - телекоммуникации, требующие высокопроизводительной обработки данных: базовые станции сотовых сетей 3-го поколения, приложения, связанные с передачей речи по сетям с протоколом TCP/IP, серверы и сетевые концентраторы.