51. Процессоры цифровой обработки сигналов и реальный масштаб времени.

Процессоры цифровой обработки сигналов находят широкое применение в самых различных областях, так, как они способны обеспечивать работу в реальном масштабе времени как существующих, так и принципиально новых устройств.

Процессор цифровой обработки сигналов (сигнальный процессор, Digital Signal Processor) – это микропроцессор, особенностью работы которого является поточный характер обработки больших объемов данных в реальном масштабе времени и, как правило, с интенсивным обменом

данных с внешними устройствами. ПЦОС реализуется на основе так называемой базовой архитектуры (DSP Basic Architecture).

Реальный масштаб времени (реальное время работы, Real Time Scale) – это такой режим работы устройства, при котором регистрация и арифметическая обработка (а при необходимости и анализ, визуализация, сохранение, систематизация, синтез и передача по каналам связи) данных производится без потерь информации, поступающей от ее источника

Цифровая обработка сигнала (Digital Signal Processing) — это арифметическая обработка в реальном масштабе времени последовательности значений амплитуды сигнала, определяемых через равные временные промежутки

52. Процессоры цифровой обработки сигналов (пцос). Требования к пцос.

Процессор цифровой обработки сигналов (сигнальный процессор, Digital Signal Processor) – это микропроцессор, особенностью работы которого является поточный характер обработки больших объемов данных в реальном масштабе времени и, как правило, с интенсивным обменом

данных с внешними устройствами. ПЦОС данные с гораздо большими скоростями, чем обычные МК.  DSP-процессоры оптимизируются для обработки аудио- и видеосигналов.

Отсюда возникают требования:

-большие регистровые контексты, поскольку чем больше данных можно сохранить в регистрах, тем меньше времена циклов ожидания при чтении и записи во внешнюю память.

-Очень высокие частоты прерываний вплоть до 100 КГц, тк в процессе работы DSP-приложения получают данные из внешнего мира в реальном времени, нередко со скоростями до Мбайт/секунду. 

-специальные регистры для исполнения циклов с нулевыми накладными расходами

-аппаратные стеки, экономящие целый такт при выполнении вызова функции. 

-высокая точность обработки данных

-реализация устройства в весьма компактном и миниатюрном виде

-достижение высокой стабильности характеристик устройства в различных температурных условиях функционирования

Чтобы соответствовать таким требованиям, большинство процессоров цифровой обработки сигналов имеют множество приоритетов прерываний, теневые регистры (как минимум, один набор) для снижения накладных расходов на переключение контекстов, а также немаскируемое прерывание.

53. Процессоры цифровой обработки сигналов (пцос). Типовые задачи и области применения.

Типовые задачи, решаемые ПЦОС

На основе ПЦОС создаются устройства в которых требуется реальный масштаб времени выполнения практически любых арифметических задач. В то же время, можно выделить ряд типовых, наиболее распространенных задач, решаемых с применением ПЦОС:

· фильтрация сигналов;

· свертка двух сигналов (смешение сигналов);

· вычисление значений авто и кросс-корреляционной функции двух сигналов;

· усиление, нормализация или преобразование сигналов;

· прямое и обратное Фурье-преобразование;

· и др.

Основные направления применения ПЦОС

ПЦОС широко применяются в следующих областях:

· телекоммуникации;

· приборостроение (цифровые функционально- и проблемно-ориентированные приборы);

· автоматизация в промышленности;

· управление техническими системами;

· автомобилестроение;

· медицина;

· обработка голоса и речи;

· обработка изображений и графические станции;

· бытовые приборы;

· оборонные отрасли;

· и др