Средства аппаратно-программной реализации процессора ЦОС

Аппаратно-программный способ реализации процессора ЦОС на основе различных микропроцессорных средств является менее быстродействующим, но обладает функциональной гибкостью, структура его аппаратного обеспечения практически не зависит от реализуемого алгоритма, который определяется программным обеспечением процессора. Системы такого типа открыты для развития и модификации, выполняемой на программном уровне. Их быстродействие и точность могут быть повышены с помощью дополнительных средств аппаратной поддержки (ускорителей). Это позволяет в определенной степени разрешить противоречия между быстродействием, точностью обработки и программируемостью систем ЦОС. В качестве процессора ЦОС могут использоваться готовые (универсальные) процессорные устройства и создаваться специализированные.

К процессорам, не требующим разработки, относятся ПК, функционально завершенные одноплатные компьютеры (процессоры), процессорные модули систем сбора и обработки данных, в том числе с элементами аналогоцифрового интерфейса. Разработка аппаратного обеспечения системы сводится в этом случае к выбору типа процессора и созданию или выбору готовых средств аналого-цифрового интерфейса, их сопряжению с процессором ЦОС, решению задач синхронизации системы.

Специализированные процессоры ЦОС разрабатываются и реализуются на основе микропроцессорных средств – микропроцессоров общего назначения, однокристальных микроконтроллеров и цифровых сигнальных процессоров.

Процессоры ЦОС независимо от способа их реализации (на жесткой, программируемой логике или их сочетании) имеют общую структуру (рис. 15.2). Функционально они содержат арифметическое устройство (АУ), устройство управления (УУ), память коэффициентов (ПК) и память отсчетов сигнала (сигнальная память ПС). Устройство управления программируемых процессоров содержит память программ, которая может быть общей с памятью данных в случае фон-Неймановской архитектуры процессора или раздельной в случае гарвардской архитектуры.

Структура процессоров ориентирована на эффективную реализацию основной (базовой) операции ЦОС – накопления сумм произведений: Y = AY+ ВХ, где А, В и Х могут представлять собой как скалярные, так и векторные величины.

Системы ЦОС, в зависимости от требуемой скорости обработки, могут быть однопроцессорными и многопроцессорными. При высоких требованиях к производительности (числе операций в единицу времени) процессор ЦОС выполняют в виде совокупности процессорных модулей, осуществляющих обработку сигналов в соответствии с принципами конвейеризации и распараллеливания.

Принцип конвейерной, или поточной, обработки заключается в том, что сложное цифровое устройство ЦУ (рис. 15.3, а) с временем задержки (обработки) tз и соответствующей ему максимальной частотой тактирования и дискретизации сигнала, равной f_{т max} = f_{д max} = 1/tз, разбивается (если это возможно) на L более простых не охваченных общей обратной связью каскадно включенных устройств (звеньев) ЦУ₁- ЦУ_L (рис.15.3, б) с одинаковым временем задержки (обработки), равным примерно tз1 = tз/L, между которыми включаются параллельные регистры памяти Р₁-Р _L с временем задержки

При этом очередной отсчет сигнала на вход устройства и его от

дельных звеньев можно подавать через интервалы времени T   tз1  tзр, соответствующие максимальной частоте тактирования и дискретизации:

В результате конвейерной обработки быстродействие L-звенного цифрового устройства (процессора ЦОС) повышается практически в L раз, т.е. до быстродействия одного звена или модуля. Данный принцип непосредственно применим к каскадной структуре многозвенного рекурсивного цифрового фильтра.

При конвейерной обработке процессорные модули оперируруют с разными отсчетами одного сигнала. В соответствии же с принципом распараллеливания они осуществляют одновременную обработку текущего отсчета сигнала или группы одновременно обрабатываемых отсчетов сигнала. Очевидно, что увеличение числа арифметических устройств уменьшает время обработки, но ценой увеличения объема аппаратуры и ее усложнения. Принципу распараллеливания непосредственно отвечает параллельная структура многозвенного рекурсивного цифрового фильтра. Параллельная многопроцессорная обработка применяется также в сложных многоканальных системах ЦОС.

Альтернативой многопроцессорной обработки является обработка сигналов в соответствии с принципом временного разделения или мультиплексирования, когда с помощью одного высокопроизводительного процессора, характеризующегося временем обработки Tобр или максимальной тактовой частотой fт max, одновременно обрабатываются К сигналов (последовательностей), дискретизируемых с периодом Тд  KTобр или частотой fд  fт max /K. Данный принцип реализации направлен на уменьшение объема аппаратуры и применяется в одноканальных и многоканальных системах ЦОС.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: