из ячейки запоминающего устройства, адресуемой знаковыми разрядами

читается из предыдущего содержимого регистра суммы, помноженного на

2− 1. В результате чего на выходе сумматора образуется вычисленное значение выходного сигнала

операция 4). Далее рассмотренная последовательность микроопераций повторяется.

Количество тактов (микрокоманд) на один отсчет выходного сигнала для данного фильтра составляет NT = q + 2, а минимальный период тактовых

импульсов Tт мин= tзRG+ tзЗУ + tзSM , что соответствует времени обработки Tобр= ( q + 2 )Tт мин . Время обработки в данном случае зависит от разрядности отсчетов сигнала, возрастая с ее увеличением.

12.2.6. ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ СИГНАЛОВ

При высоком быстродействии арифметических устройств возможна реализация цифровых фильтров для обработки нескольких входных сигналов в режиме разделения времени [3, 5]. Характеристики фильтра и соответственно его коэффициенты могут быть как одинаковыми, так и разными для каждого из входных сигналов. В последнем случае необходимо обеспечить синхронное мультиплексирование не только отсчетов входных сигналов, но и коэффициентов фильтра. Очевидно наличие и раздельной сигнальной памяти для каждого входного сигнала.

Схема канонического рекурсивного звена второго порядка для обработки двух сигналов x1 ( n ),x 2 ( n ) с одинаковыми для обоих сигналов коэффи-

циентами фильтра приведена на рис.12.9, а. Промежуточные отсчеты сигна-

Управление фильтром сводится к переключению входного и выходного мультиплексоров и сдвигу регистров памяти. Сигналы управления (рис.12.9, б) формируются с помощью счетного триггера Тг и двух логических элементов И.

153

12.3.АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЦОС

12.3.1.ПРОЦЕССОРЫ ЦОС НА ОСНОВЕ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Аппаратно-программному способу реализации соответствуют процессоры и системы ЦОС на базе программируемых микропроцессорных средств, называемые микропроцессорными системами (МПС). Быстродействие и точность таких систем зависят от их аппаратного и программного обеспечения. Эффективность аппаратного обеспечения определяется конфигурацией или архитектурой процессора и типом используемых микропроцессорных средств. МПС ЦОС, так же как и МПС общего назначения, строятся по ма- гистрально-модульному принципу в виде совокупности функциональных модулей, объединенных системой магистралей или шин [35]. МПС на основе

однокристальных микропроцессоров имеют, как правило, трехшинную ор-

ганизацию, включающую шину адреса, двунаправленную шину данных, по которой передаются и команды, и шину управляющих сигналов. МПС на ос-

нове разрядно-модульных микропроцессоров, а также однокристальные микроЭВМ имеют более сложную организацию шин и, в частности, раздельные шины и память для команд, входных и выходных данных, существенно повышающие быстродействие за счет распараллеливания потоков информации.

Структурные особенности МПС ЦОС связаны со спецификой внешних устройств, с жесткой временной синхронизацией циклов ввода-вывода и обработки данных, наличием модулей аппаратной поддержки.

Типовая структурная схема однопроцессорной МПС ЦОС (процессора ЦОС) с трехшинной организацией (рис.12.10) содержит микропроцессорный модуль МПМ, модуль программного ПЗУ и ПЗУ констант, модуль ОЗУ для промежуточных данных и отсчетов сигналов (сигнальная память), контроллеры прерываний и ПДП, программируемый таймер, модуль аппаратной поддержи МАП, порты (каналы) цифрового (параллельного и последовательного) ввода-вывода и сопрягаемые с АЦП и ЦАП порты аналогового ввода-вывода. В однокристальной микроЭВМ все или часть из указанных модулей и портов интегрированы на одном кристалле. Ввод-вывод данных в МПС может инициироваться программой или внешними устройствами и портами – по прерыванию или в режиме ПДП. Последний управляется контроллером ПДП и обеспечивает быстрый ввод-вывод больших массивов данных, например, при спектральном анализе сигналов.

В обмене информацией по общим шинам системы одновременно участвуют два модуля. Выходы других модулей, подключенные выходами к магистралям системы, находятся при этом в высокоимпедансном состоянии. В МПС применяется раздельная или совмещенная адресация памяти и устройств ввода-вывода (УВВ). Выбор страницы памяти или УВВ производится в соответствии с присвоенными им адресами путем дешифрирования старших разрядов шины адреса (дешифратор ДША и линии выбора уст-

154

ройств ЛВУ на рис.12.10). По шине управления обычно передаются сигналы чтения, записи, ввода, вывода, определяющие направление обмена информацией, а также сигналы запроса и подтверждения прерываний и ПДП, готовности к обмену и системного сброса.

Рис.12.10. Общая структура процессора ЦОС на основе микропроцессорных средств

В системе возможен как синхронный ввод-вывод при работе с быстродействующими внешними устройствами, так и асинхронный, когда быстродействие внешних устройств невелико.

Параллельные и/или последовательные цифровые каналы ввода-вывода данных используются для связи с цифровыми измерительными приборами или преобразователями, с устройствами отображения и управления, в том числе с удаленными источниками/приемниками данных, а также для быстрого перепрограммирования МПС ЦОС от внешней (управляющей) ЭВМ, в том числе в режиме ПДП.

Проектирование аппаратного обеспечения МПС ЦОС включает выбор конфигурации или архитектуры системы, типа используемых микропроцессорных средств, способа синхронизации ввода-вывода и обработки данных, режимов ввода-вывода и средств аналого-цифрового интерфейса, разработку общего алгоритма работы системы. Необходимое быстродействие обеспечивается также выбором оптимального соотношения аппаратно и программно реализуемых операций ввода-вывода и обработки данных и их временного распараллеливания. К аппаратным средствам ускорения обработки относятся используемые совместно умножители и накапливающие сумматоры. При выборе и оценке их эффективности необходимо учитывать удельный вес программных операций по подготовке обрабатываемых данных, снижающий эффект аппаратной поддержки. Более высокому уровню аппаратной