Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения Кафедра «Автоматика и системы управления»

Отчёт по учебной практике

Реферат на тему:

«Обзор цифровых сигнальных процессоров»

Выполнил: Студент гр. 23И

__________ Баетов Н.Т.

«____» «__________» 2015 г.

Проверил:

«____» «__________» 2015 г.

Омск 2015

Содержание

Введение 3

1 История 4

2 Основные параметры 6

2.1 Тип арифметики 6

2.2 Разрядность данных 6

2.3 Быстродействие 6

2.3.1 Тактовая частота и время командного цикла 6

2.3.2 Количество выполняемых команд за единицу времени 7

2.4 Виды и объём внутренней памяти 7

2.5 Количество и параметры портов ввода-вывода 7

2.6 Состав внутренних дополнительных устройств 7

2.7 Напряжение питания и потребляемая мощность 7

2.8 Состав и функциональность средств разработки и поддержки 8

3 Особенности архитектуры 9

4 Устройство 11

4.1 Гарвардская архитектура 11

4.2 Конвейерное исполнение команд 11

4.3 Аппаратная реализация основных функций 11

4.4 АЛУ 12

4.5 Аккумулятор 12

4.6 Способы адресации 12

5 Классификация ЦСП 14

5.1 Архитектура 14

5.1.1 Стандартные ЦСП 14

5.1.2 Улучшенные стандартные ЦСП 14

5.1.3 ЦСП с архитектурой VLIW 14

5.1.4 Суперскалярные ЦСП 15

5.1.5 Гибридные ЦСП 16

5.2 Назначение 16

6 Программирование ЦСП 18

7 Области применения 20

8 Оценка и сравнение производительности 21

Заключение 22

Библиографический список 23

Введение

Стремительный переход современных систем на цифровые стандарты обусловил необходимость обработки больших объемов информации. Сложные операции с сигналами, например, распаковка сжатых аудио- и видеоданных, маршрутизация информационных потоков и т.п. требуют применения высокопроизводительных вычислительных систем. Такие системы могут быть реализованы на различной элементной базе, но наибольшее распространение получили устройства на базе цифровых сигнальных процессоров (Digital Signal Processor, DSP).

История развития вычислительных систем с массовым параллелизмом насчитывает уже не один десяток лет. Пожалуй, это одна из немногих областей науки и техники, где отечественные разработки находятся на уровне мировых достижений, а в некоторых случаях и превосходят их.

DSP – процессоры предназначены для осуществления цифровой обработки сигнала - математических манипуляций над оцифрованными сигналами. Они широко применяются в беспроводных системах, аудио- и видеообработке, системах управления.

С ростом числа приложений, использующих DSP, и сложности алгоритмов обработки увеличивается и требования к ним в плане повышения быстродействия и оснащенности интерфейсными и другими специализированными узлами.

К настоящему времени появилось множество типов DSP, как универсальных, так и ориентированных на достаточно узкий круг задач.

1 История

До 1980 года несколько компаний выпустили устройства, которые можно считать предшественниками ЦСП. Так, в 1978 Intel выпускает «процессор аналоговых сигналов» 2120. В его состав входили АЦП, ЦАП и процессор обработки цифровых данных, однако аппаратная функция умножения отсутствовала. В 1979 AMI выпускает S2811 – периферийное устройство, управляемое основным процессором компьютера. Оба изделия не достигли успеха на рынке.

Основную историю ЦСП принято отсчитывать от 1979 –1980 годов, когда Bell Labs представила первый однокристальный ЦСП Mac 4, а также на «IEEE International Solid-State Circuits Conference '80» были показаны µMPD7720 компании NEC и DSP1 компании AT&T, которые, однако, не получили широкого распространения. Стандартом де-факто стал выпущенный чуть позже кристалл TMS32010 фирмы Texas Instruments, по многим параметрам и удачным техническим решениям превосходящий изделия конкурентов.

Рисунок 1 – Первые ЦСП

Позже в середине 1980-х годов благодаря прогрессу в полупроводниковых технологиях были выпущены изделия, имеющие расширенные функции по сравнению с первым поколением.

Третье поколение ЦСП принято связывать с началом выпуска изделий, реализующих арифметику с плавающей запятой.Четвёртое поколение ЦСП характеризуется значительным расширением наборов команд.

Рисунок 2 – Первые ЦСП

Современные ЦСП можно характеризовать высокими параметрами тактовой частоты (1 ГГц и выше), многоядерностью, наличию двухуровневого кеша, встроенные многоканальные контроллеры прямого доступа к памяти, совместимость со стандартными шинами.

Рисунок 3 – Современные ЦСП