12 Современные тенденции в развитии

СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВ

Сигнальные процессоры – это ОМЭВМ, предназначенные для обработки аналоговых и цифровых сигналов цифровыми методами.

К цифровой обработке можно отнести:

- фильтрацию сигнала с заданной импульсной переходной характеристикой фильтра;

- свертку двух сигналов;

- вычисление значений корреляционной функции двух сигналов;

- усиление, ограничение или трансформация сигнала;

- прямое или обратное Фурье-преобразование сигнала.

Реализация всех перечисленных видов цифровой обработки аналоговых сигналов требует мощных вычислительных средств, особенностью которых является поточный характер обработки больших объемов данных в реальном времени с интенсивным обменом с внешними устройствами.

Такими мощными специализированными средствами стали сигнальные процессоры (СП). Основные отличительные особенности СП:

- RISC-архитектура;

- микрокомандное управление, не требующее дешифрации команды;

- сокращенная длительность командного цикла, когда микрокоманда выполняется за один такт;

- конвейеризация на уровне отдельных микроинструкций;

- размещение операндов в регистрах;

- разделение памяти команд и памяти данных (гарвардская архитектура);

- наличие аппаратного умножителя, выполняющего умножение двух чисел за один командный такт;

- наличие операций умножения с накоплением, характерных для интегральных преобразования.

АЦП на начальной стадии развития СП были внешними, а затем, в связи с расширением технологических возможностей, стали размещаться на одном кристалле.

Для многих задач, связанных с выполнением интегральных и дифференциальных преобразований, особую значимость имеет точность вычислений, обеспечить которую позволяет экспоненциальный формат представления данных. Работа с данными в формате с плавающей запятой существенно упрощает и ускоряет обработку, повышает надежность программы, поскольку не требует выполнения операций округления и нормализации данных, отслеживания ситуаций потери значимости и переполнения [19].

В настоящее время развивается подход к получению высокой производительности, основанный на создании мультипроцессорных систем с более простыми процессорами, обрабатывающими целочисленные операнды. Для реализации мультипроцессорных систем были разработаны транспьютеры, имеющие расширенные коммуникационные средства.

В числе наиболее распространенных сигнальных процессоров можно назвать изделия следующих фирм:

- Motorola – 56002, 96002;

- Intel - I-960;

- Texas Instruments – TMS320C;

- Analog Devices – ADSP210.

Выбор того или иного СП для реализации конкретного проекта - многокритериальная задача.

Для приложений, требующих выполнения больших объемов математических вычислений, таких как цифровая фильтрация сигналов, вычисление корреляционных функций и т.п. предпочтительнее использовать СП фирмы Analog Devices.

Для задач, требующих выполнения интенсивного обмена с внешними устройствами (многопроцессорные системы, различного рода микроконтроллеры) лучше использовать СП фирмы Texas Instruments.

На применение СП в МК для промышленных роботов, в бытовых электронных приборах, средствах беспроводной связи ориентированы СП фирмы Motorola, которые представляют собой достаточно дешевые высокопроизводительные СП с фиксированной запятой, с расширенными коммуникационными возможностями, с наличием достаточных объемов внутренней памяти.