21. Архитектура цифровых сигнальных процессоров (цсп): cisc и risc процессоры, основные особенности; отличия цсп с фиксированной и плавающей точкой. Классификация цсп (краткое перечисление типов).
CISC и RISC процессоры, основные особенности
RISC = Reduced Instruction Set Computer
CISC = Complex Instruction Set Computer
Первые RISC-процессоры имели один тип RISC-команд.
Современные CISC-процессоры часто имеют декодеры, транслирующие их родные команды в RISC-подобные.
Особенности:
1.регистр общего назначения (РОН) >16;
2.ограниченное число типов команд (р. – регистр, п. – память)
а) р.р. → р.;
б) р. → п.;
в) п. → р.
3.ограниченное число вариантов длин команд;
Отличия ЦСП с фиксированной точкой (ФТ) и плавающей точкой (ПТ)
Достоинства ЦСП с ПТ:
1.больше динамический диапазон;
2.нет необходимости в масштабировании => проще алгоритмы;
3.больше поддерживаемых типов данных.
Процессоры с ФТ выпускаются, т.к. они проще (=> дешевле) и потребляют меньше энергии.
Процессоры с ФТ эффективнее для производства; с плавающей точкой – для программистов.
Основные типы ЦСП
Классификация по историко-функциональному признаку.
1.стандартные (conventional);
2.улучшенные стандартные (enhanced conventional);
3.суперскалярные (superscalar);
4.с очень длинным командным словом (VLIW).
22. Классификация цсп: стандартные цсп, улучшенные стандартные цсп.
Стандартные
1. TI (TMS 3202х12хх/24х/5х)
Texas Instrument – первые ЦСП 1982 г. Два варианта выполнения команды умножения с накоплением.
1)Оба сомножителя в памяти данных, 2 такта ( умножения с накоплением)
2)1 сомножитель в ПП, 2 сомножителя в ПД, 1 такт ( умножения с накоплением)
Команда выбирается один раз в самом начале и хранится в регистре. Традиционно для проверки окончания цикла используется отдельная команда. В ЦСП можно задать перед выполнением цикла его граничные адреса и число повторений. Проверка условий окончания цикла будет вестись параллельно с выполнением команд в цикле и не потребует дополнительных пакетов.
2. ADSP – 21хх Analog Devices
Реализация умножения с накоплением аналогична 2му варианту TI.
3. DSP56000 Motorola (Freescale)
Память данных поделена на 2 банка X и Y с определенными шинами данных, что позволяет выбирать каждый такт по 2 сложения из ПД.
Улучшенные
В рамках поколения стандартных процессоров, увеличение производительности достигалось в основном увеличением тактовой частоты. Дальнейшее увеличение производительности достигалось за счет одного из 2х факторов: 1) увеличение числа операций выполняемых одновременно; 2) увеличение числа команд выполняемых одновременно.
В улучшенных стандартных ЦСП используется 1ый порядок. В них увеличение числа операций выполняемых одновременно достигается за счет: а) увеличения числа функциональных модулей, умножителей, сумматоров и т. д.; б) добавления специализированных проблемно-ориентированных блоков ( модулей), декодеры, циклических ходов, сопроцессоры для обработки видеоинформации; в) увеличение разрядности; г) усложненная система команд.
Перечисленные меры традиционны для ЦСП поэтому не всегда можно провести четкую границу м/у стандартными и улучшенными.
ПримерTI(TMS5320C55x)
2 блока умножения с накоплением (MAC 17х17) могут получать операнды по всем 3м шинам, но при параллельной работе 1 операнд будет общим
Пример
Использование общего сомножителя можно свести многие задачи ЦОС: 1) фильтр с симметричным коэффициентом КИХ в качестве общего сомножителя выступают коэффициенты, такие фильтры имеют линейную ФЧХ, не искажают форму сигнала. В итоге время вычисления фильтра сокращается в 2 раза по сравнению со стандартными ЦСП;
2) Многоканальная обработка сигнала с частотными разделениями. Если нужно выделить из группового сигнала, сигналы отдельных каналов, то общим сомножителем будет групповой сигнал, разными коэффициентами фильтров.ADSP-2116Х
