Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Цифровой сигнальный процессор - Области применения

• Коммуникационное оборудование:
  • Уплотнение каналов передачи данных;
  • Кодирование аудио- и видеопотоков;
• Системы гидро- и радиолокации;
• Распознавание речи и изображений;
• Речевые и музыкальные синтезаторы;
• Анализаторы спектра;
• Управление технологическими процессами;
• Другие области, где необходима быстродействующая обработка сигналов, в том числе в реальном времени.

История

Предшествующие разработки

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.

Первое поколение

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. Вот некоторые его характеристики:

• АЛУ:
  • Размер слова: 16 бит;
  • Разрядность вычислителя: 32 бит;
  • Быстродействие: 5 млн операций сложения или умножения в секунду;
• Длительность командного цикла: 160—280 нс;
• Память:
  • ОЗУ: 144—256 слов;
  • ПЗУ программ: 1,5—4 К слов;
  • ППЗУ: до 4К слов;
• Внешняя шина:
  • Разрядность: 16 бит;
  • Адресуемое пространство: 4К слов
  • Пропускная способность: 50 Мбит/с
• Устройства ввода-вывода: 8 портов по 16 разрядов;

Второе поколение

Благодаря прогрессу в полупроводниковых технологиях, в этот период были выпущены изделия, имеющие расширенные функции по сравнению с первым поколением. К характерным отличиям можно отнести:

• Увеличение объёма ОЗУ до 0,5 К слов;
• Добавлена возможность подключения внешней памяти программ и внешней памяти данных объёмом до 128 К слов;
• Быстродействие повышено в 2—4 раза;
• Улучшенные подсистемы прерываний и ввода-вывода.

Много позднее также были выпущены устройства, формально относящиеся ко второму поколению, но имеющие следующие усовершенствования:

• Увеличена разрядность данных;
• Пониженное напряжение питания и, как следствие, энергопотребление;
• Введены режимы экономии энергии;
• Аппаратная поддержка мультипроцессорности;
• Аппаратная поддержка кольцевых буферов;
• Аппаратная поддержка операций циклов;
• Расширены способы адресации;
• Две внутренние шины данных, что позволяет значительно ускорить парную обработку данных, либо виртуально удвоить разрядность обрабатываемых данных;
• Введена кэш-память.

Третье поколение

Третье поколение ЦСП принято связывать с началом выпуска изделий, реализующих арифметику с плавающей запятой. Характерные особенности первых выпущенных образцов:

• Производительность: порядка 20-40 млн оп./сек.;
• Два блока ОЗУ по 1 К 32-разрядных слов с возможностью одновременного доступа;
• Кэш-память объёмом 64 слова;
• Разрядность регистров: 32 бит;
• Разрядность АЛУ: 40 бит;
• Регистры для операций с повышенной точностью;
• Встроенные контроллеры ПДП;
• Разрядность шин: 32 бит для команд и 24 бит для адреса;

Четвёртое поколение

Четвёртое поколение ЦСП характеризуется значительным расширением наборов команд, созданием VLIW и суперскалярных процессоров. Заметно возросли тактовые частоты. Так, например, время выполнения команды MAC удалось сократить до 3 нс.

Современные ЦСП

Лучшие современные ЦСП можно характеризовать следующими параметрами:

• Тактовая частота — 1 ГГц и выше;
• Многоядерность;
• Наличие двухуровневого кеша;
• Встроенные многоканальные контроллеры прямого доступа к памяти;
• Быстродействие порядка нескольких тысяч MIPS и MFLOPS;
• Выполнение до 8 параллельных инструкций за такт;
• Совместимость со стандартными шинами