Лекция №8. Тіркелген жылжымалы сандық сигнал процессорлары

Дәріс мазмұны:TexasInstrumentsфирмасының тіркелген жылжымалы сандық сигналды өңдеу процессорларының төрт ұрпағы, олардың архитектурасының ерекшеліктері, түрлі қосымшаларды қолданылуы.

Дәріс мақсаты:тіркелген жылжымалы сандық сигнал процессорларының төрт ұрпағының архитектура ерекшеліктерін үйрену, оның түрлі ауданда қолдану мүмкіншілігін бағалау.

Заманауи сандық сигнал процессорларының (ССП) арифметикалық операциялары тіркелген немесе құбылмалы жылжымалы арифметикасын қолдануы- мен жиі орындалады.Кейбір кезде жоғарыда аталған екі арифметика артықшылығын біріктіретін құбылмалы жылжымалы блогты арифметика қолданылады.

Сандық сигналды өңдеуде (ССӨ) ең көп қолданысқа ие жылдам әрі қымбат емес тіркелген жылжымалы арифметика, мысалы, компьютер дисководтары мен ұялы телефондарын массалық өндіріс үшін ССП-н қолдану кезінде. Бірақ та, сандық көрсетілімнің мұндай формасы кезінде олардың диапазоны шектеулі, ал шешуші жүйе толып кету мәселесімен зақымдалған, сол себепті мәліметтерді өңдейтін масштабталуды енгізу керек.

Құбылмалы жылжымалы процессорлар мәліметтердің нақты көрсетілімі кезінде үлкен динамикалық диапазонда жұмыс істейді, бірақ құбылмалы жылжымалы ССП архитектурасы қиын, нәтижесінде олар кристалл мен құнының үлкен өлшеміне ие болады.

Бұдан әрі Texas Instruments фирмасы өндіретін TMS320 жанұялы жылжымалы тіркелген типті сандық сигналды процессорлардың төрт ұрпағының архитектурасы қарастырылады. Процессордың төрт ұрпаққа бөлінуі тарихи себептерге, архитектуралық ерекшеліктеріне және есептеу эффектісіне негізделген.

ССП-ның бірінші ұрпағына TMS320C1x жанұясы жатады. Бұл жанұяның мінездемелік көрсеткіші 16-разрядты TMS320C10К процессоры болып табылады, ол 200 нс-тан көп емес командалық цикл ұзақтығындағы 1 секунд ішінде 5 млн.операцияны орындауға әрекетті. Процессорда екілік толықтыру кодты жылжымалы тіркелген арифметика жүзеге асырылады. Процессор сегіз 16-разрядты енгізу порты мен сегіз 16-разрядты шығару мәліметтерін адрестейді [ 7 ].

Процессор негізіне жоғарғы икемділікпен тезәрекеттілікке жету үшін модифицияланған гарвардты архитектура қойылған, оларды командалар орындалуы мен таңдау процессі уақыты кезінде біріктіруге рұқсат етеді, және де программа жадысы мен мәліметтер жадысы арасындағы байланысты орындайды.

Программа жадысы 1536×16 разрядты көлемі бар тұрақты есте сақтау құрылғысында (ТЕСҚ)жүзеге асырылады және кристалл ішінде (TMS320C10 процессоры) және сыртында (TMS32010 процессоры) орналасуы мүмкін. Максималды тезәрекеттілік сақталуымен 4096×16 разрядты жалпы көлеміне дейін ішкі жадының үлкеюіне мүмкіншілігі бар.

14 суретте TMS320C10 процессор операциялық блогының құрылымдық сұлбасы көрсетілген.

14 Сурет

14 суретте көрсетілгендей, процессордың құрамында көлемі 288 байт оперативті есте сақтау құрылғысын (ОЕСҚ) және төрт негізгі арифметикалық түйіні: арифметикалық-логикалық құрылғы (АЛҚ), аккумулятор, көбейткіш және ығысу құрылғысын қамтитын мәліметтер жадысы бар.

АЛҚ32-разрядты сөздердің қосу, азайту және логикалық операцияларын орындауға негізделген. Бір операнды аккумулятордан алынады, екіншісі не көбейткіш өндіретін регистрдан (Р) не 0-15 разрядқа солға ығысу тізбегінің мүмкіндігімен ішкі мәліметтер шинасынан алынады. Операция нәтижесі аккумуляторға енгізіледі. Параллельді ығысу құрылғысы (0,1,4 ығысуы) өндіруші нәтиженің масштабталуы үшін мәліметтер жадысына аккумулятордың үлкен разрядтарымжазылуы кезінде қолданылады.

Мультиплексор (MS) арқылы процессор адрестеудің екі әдісінің бірін қолдана алады: тікелей және қосалқы. Бірінші әдіс кезінде ұяшық жадысының адресі команданың жеті кіші разрядты сөзінен және бетті (DP) көрсететін бір разрядтан құрылады. 15 суретте көрсетілгендей, мәліметтер жадысы сұлба бойынша топтарға бөлінеді.

Қосалқы адресация режимінде мәліметтер жадысының адресі ретінде сегіз кіші разрядты қосымша регистрдің (ARO немесе AR1) бірі қолданылады. Осы қосымша регистр нұсқаушы қосымша регистр (ARP) көмегімен таңдала- ды. Мәліметтерді уақытша сақтау үшін немесе циклдарды ұйымдастыру үшін ортақ регистр ретінде қосымша 16-разрядты регистрларды қолдануға болады.

Ұяшық жадысының нөмірі

0 бет (DP = 0) 0 - 127

1 бет (DP = 1) 128 – 144