30.Платформа омар.Система на кристалле.

Фирмой Texas Instruments разработано несколько вариантов процессора ОМАР (Open Multimedia Application Platform) - состав-ная (открытая) платформа для мультимедийных применений. На одном кристалле находится процессор С54 или С55 и сопроцессор ARM (Advance RISC Machines), с RISC архитектурой, предназна-ченный для обработки видео изображений (MPEG 4, JPEG, WIN-DOWS, Media Video) или для обработки аудио сигналов (MPEG 1, AAC, WMA, GSM речевой кодек) или для обработки речи (текст-речь, восстановление речи) и др. В 32 разрядных процессорах платформы С6000 используется архитектура параллельных вычис-лений, а именно в ядре содержится 8 вычислителей, работающих одновременно. Это потребовало формирования длинного команд-ного слова (Very long instruction) - 8 команд в одном слове. За счет этого получена наибольшая производительность ЦСП. Высокопро-изводительные процессоры С6000 позволяют реализовать доста-точно сложные алгоритмы ЦОС, например, используются на базо-вых станциях сотовой связи, для обработки видео изображений, в системах радиолокации и радионавигации. Выпускаются процессо-ры С6000 как с фиксированной точкой - С6400, так и с плавающей -С6700 по той же архитектуре, но с арифметикой с плавающей точ-кой. К процессорам с плавающей точкой также относятся 32 раз-Рядные процессоры СЗЗ и С40. СЗЗ изготовлен по современной технологии и предназначен для широкой области применений:фильтрации, спектрального анализа, систем радиодоступа, обра-ботки речи и др. Транспьютероподобный процессор С40 предна-значен для работы в распределенных вычислительных устройствах. Для этого в процессоре имеется 6 коммуникационных портов для связи с другими процессорами. Система на кристалле как развитие ПЛИС и программируемых процессоров [19] Усложнение методов и алгоритмов ЦОС требует новых архитектурных решений системного уровня. К ним относится «системы на кристалле», в которых на кристалле объединены процессорное ядро, внутреннее ОЗУ, массив программируемых логических вентилей, выполняющих отдельные операции цифровой обработки, и периферийные устройства ввода/вывода. В частности, к системам на кристалле относится архитектура ARM, включающая высокопроизводительное 32-разрядное RISC процессорное ядро, поддерживающее команды ЦСП, блок памяти из скоростного ОЗУ и кэш-память для увеличения производительности ядра, вычислители высокого уровня с жесткой логикой (после предварительного программирования), выполняющие стандартные операции обработки и гибкий интерфейс к внешним устройствам. Встроенные периферийные устройства, включающие контроллер прерываний, таймере счетчики, асинхронные приемо-передатчики, многоканальный порт ПДП, обеспечивают необходимую поддержку вычислений. Структура системы на кристалле показана на рис. 9.15.

Система на кристалле обычно содержит одно или несколько процессорных ядер, которые могут быть микроконтроллерами или ЦСП, массив программируемой логики и различные цифровые или аналоговые устройства. Различаются аппаратные и программные

ядра. Во втором случае ядро процессора содержит обычный набор команд и программируемую логику, система реализуется на кристалле FPGA. В первом случае ядро процессора и массив программируемой логики представляют отдельные устройства, связанные через интерфейсы.

Рассмотрим программное процессорное ядро, имеющее гарвардскую архитектуру. Набор инструкций делится на три группы: 1) адресные инструкции, 2) условного и безусловного переходов, 3) вызова и выход из подпрограммы. Они выполняются контроллером указателя адреса памяти программ. Внутренние инструкции (логические операции, команды переноса, сдвиг, запись констант) выполняются АЛУ. Внутренние инструкции изменяют состояние регистров общего назначения (РОН), с которыми работают.Внешние инструкции выполняются отдельными исполняющими модулями. Ядро только подает данные на вход исполнительных модулей и считывает результаты.. Модули выполняют разные задачи и могут меняться или заменяться. Время выполнения различно. Для внешних модулей определен интерфейс. В каждом модуле 2 входа UDn_IO, UDn_Il и один выход UDn_0 Код внешней инструкции UDn POH(i), POH(j) Результат выполнения внешней инструкции доступен по ко-манде move UDn_0, РОН ()1, где move - передача. Для каждой новой задачи можно реализовать новые операции, при этом синтаксис ассемблера и исполняющих модулей остается прежним. Переход к решению новой задачи проще и быстрее. Для обмена с памятью данных организован синхронный парал-лельный интерфейс Имеется набор периферийных устройств: контроллер прерыва-ний, поддерживающий до 16 линий прерываний, программируе-мый и сторожевой таймеры, последовательный порт, загрузчик и отладчик программ.

Рис. 9.16. Переопределение внешних команд