O’quv uslubiy majmua

10.4. Kompyuterning video va audio karta protsessorlari

Shu kabi signal protsessorlarga talab juda kuchayib borayapti. Asosan mobil qurilmalar va televizion qurilmalarda videolavxalarni yuqori sifatli bo‘lishiga talab kuchayishi bilan rasmlar kursatuvchi protsessorlarning takt chastotalari kuchaytirishga olib keldi. Yuqori kengaytmali audiotizimlarga va “atrof muhitli” tovushlarga muljallangan signal protsessorlarga esa aniqlik va tezlikkga talab qo‘yilmokda. Shu bilan bir qatorda oddiy foto qurilmalarda xam rasmlarni mouvofiqlashtirishda va yuzni aniqlashda signal protsessorlarga talab kengaymokda. Internetda ma’lumotlarni uzatishda ishlatiladigan barcha televizion qurilmalarda, IP-telefonlarda, fotoqurilmalarda, mediapleyerlarda, uyin qurilmalarida signal protsessorlar asosida amalga oshadi [25].

2010 yilning boshiga kelib Analog Devices uzining ikkita yangi seriyali 5 Mbit xotiraga ega ADSP-2147x va ADSP2148x signal protsessorini ishlab chiqdi. Bunday signal protsssorlarning paydo bo‘lishi bilan ko‘p miqdorda ishlab chiqaruvchilar suruluvchi vergulli, yuqori aniqlikda hisoblovchi qurilmalarni ishlab chiqishga erishdilar. Bu seriyadagi protsessorlar yuqori aniqlikdagi tovushni qayta ishlovchi tizimlarda, uy kinoteatrlarida va “kuchaytirilgan” ishlab chiqarishdagi qurilmalarda qo‘llaniladi. ADSP -2147x signal protsessorning 12x12 hajmli BGA korpusga yoki 14x14 hajmdagi LQFP korpusiga biriktirilganda 363 mVt quvvat talab qilishi va 266 MGs takt chastotasiga chiqadi. Ularni protativ, meditsina va transport qurilmalarida ishlatish maqsadga muvofiqdir. Ushbu yangi ikki protsessor
158
uzining SHARC avlodli protsessorlar kodi bilan tug‘ri keladi (moslashgandir).

Qurilma tezlashtirgichlar arxitekturasiga biriktirilgan mustaqil hisoblash resurslariga va to‘g‘ridan to‘g‘ri xotiraga ega bo‘lib BPF algoritmlarni qo‘llashni, shu o‘rinda keng tarqalgan algoritmlar, tugallangan va tugallanmagan impulsli filtrli xususiyatni ta’minlaydi.

Oxirgi yillarda signallarga raqamli ishlov beruvchi tizimlarida signallarni qayta ishlash masalasida maxsus ishlab chiqilgan dasturlanuvchi mantiqiy integral sxemalar (DMIS) keng miqiyosida qo‘llanila boshladi. Ular signal protsessorlarga qushma protsessor kabi yoki alohida qayta ishlash bog‘lamalari sifatida ishlay oladi. O‘rta va kichik seriyali DMISlari qulay arxitekturasi, yuqori razryadli paralellashganligi, tizim uchun yetarli ishlash unumdorligi imkoniyati bilan farqlanadi.
DMISning oddiy nusxalaridan yaratilgan sxemalar, integral sxemalarning yuzdan ortiq (korpus) giloblariga to‘g‘ri keladi. DMISning signallarga raqamli ishlov berish (SRIB) algoritmlarida ishlatish qiyin bo‘lganligi sababli ularni signal protsessorning interfeys sxemalarini real qurilmalarda ishlatish maqsadga muvofiq bo‘ladi. Murakkab masalalarni yechishda fodalanuvchi tomonidan ventilli matritsasi yordamida dasturlanuvchi arxitekturadagi DMIS to‘g‘ri keladi. Bunday matritsalar 300 MGs takt chastotasiga ega bo‘lib va murakkab paralell algoritmlarni yaratish mumkin.
DMIS amaliyotda strukturasini yaratishda avtomatlashgan loyihalovchi tizimlar ishlab chiqilgan bo‘lib, yaratiladigan qurilmalarni butunlay loyihalash, ularning ish faoliyatini dasturlash va kerak bo‘lganda ularning konfiguratsiyasini tizimdan uzgartirish imkoniyatini yaratadi. DMIS arxitekturasini asosiy xususiyatlari ko‘paytirish, o‘rin o‘zgartirish va filtrlash algoritmlarini qo‘llash imkonini beradi. MisoluchunAltera firmasining DMIS avlodiga tegishli FLEX6000 TFO‘, OIX va ChIX filtrlashning yuqori razryadli algoritmlarini amalga oshiradi va shu o‘rinda signal protsessorga qaraganda juda yuqori tezlikda amalga oshiradi.
Uydagi apparaturaning ovozpanellarida maxsus protsessordan foydalanishga TMS320DA710 audioprotsessor misol bo‘la oladi. Ilgari virtuallashtirish uchun bir
159
kodni ochishni, virtuallashtirishni va turli audioeffektlarni ta’minlaydigan bir nechta

tovush panelidan (TP) foydalanilgan. Audiotashqi qurilmaga ega bo‘lgan analog va raqamli komponentlarni birlashtiradigan qurilmalarning bir kristaldagi zamonaviy integratsiyasi bitta protsessor ovoz panelining butun tizimini ishlashini ta’minlashi imkonini beradi. 10.11-rasmda DA710 audioprotsessorning blok-sxemasi ko‘rsatilgan.

QV
prosessorining Xotira 32 razryadli kontro
yadrosi lleri

Kesh buyruq 32 Кb

OHQ (256 Кб)

FHQ (768 Кб)

Ko’p kanalli ketma-ket audio interfeys
SPI ketma-ket interfeys

I2C interfeys

Matrisali qayta ulagich

Uzilishlar kontrolleri

Tashqi xotirani ulash uchun interfeys
Xotiraga tog‘ridan tog‘ri murojaat kontroller
Xost interfeysi

Takt generator

10.11-rasm. TMS320DA710 audioprotsessorining blok-sxemasi.

Bu 300MGs taktli chastotaga ega bo‘lgan 32-razryadli kuchli maxsus

protsessor. U suruvchi vergulli amallarni amalga oshirishni ta’minlaydi va 1800 MFLOPS ishlab chiqarish kuchiga ega. Protsessor yuqori kengaytmaga ega ko‘p kanalli audioma’lumotlarga bir vaqtda ishlov berish bilan birga ularning kodini ochish va kodlash funksiyalarini ta’minlash uchun xizmat qiladi.

Protsessorni dasturlash uchun ishlab chiqaruvchilardan ovozli panellarni, protsessorni dasturlash bilimlarini talab qilmaydigan DA7x SDK (Software Devetlopment Kit) dasturiy ta’minot vositalari ko‘zda tutilgan, chunki dasturlash grafik shaklda amalga oshirilgan.

160

Ko‘rib chiqilgan turdagi maxsus protsessorlar elektron apparaturaning boshqa

turlaridakengqo‘llanadi. Yuqoriunumdorlikka egabo‘lgan zamonaviymodemlarda modulyatsiya, demodulyatsiya, xatolarni aniqlash va tuzatish, uzatish parametrlarini sozlash uchun raqamli ishlov berish vositalari ishlatiladi. Videkuzatuv tizimining taraqqiyoti asta sekin eski videokuzatuv tizimlaridan (analog kamera, monitor va videomagnitofondan iborat) farqli o‘laroq kameralarga tasvirni qabul qilish, uni detektorlash (aniqlash), kuzatilayotgan obyekt trayektoriyasini kuzatish, muayyan hodisalar yuzaga kelganda foydalanuvchini xabardor qilish, signalni siqish va uni tarmoqqa uzatish funksiyalarini yuklaydigan IP-texnologiyalarga o‘tmoqda. Ba’zi bir kameralarga videma’lumotlari saqlash uchun qattiq disk va xotira kartalari ulanishi mumkin.

Videotexnologiyalar va sanoatda qo‘llanadigan multimediyali tizimlarda signal protsessorlardan foydalanish oddiy maxsus protsessorlarni kommunikatsiyalash va ularni integratsiyalashning («kristalldagi tizim» atamasi) yuqori darajasiga ega bo‘lgan bitta kristalda joylashtirish g‘oyasini yaratdi. Ushbu holda tizimga kamera, sensorli va suyuq kristalli displeylarning interfeyslari, shuningdek, sanoat kompyuter tizimida keng tarqalgan quyidagi interfeyslar integratsiyalangan (birlashtirilgan) bo‘lishi kerak: yuqoritezlikli USB 2.0, SD xotira kartalari, shuningdek, Gigabit-Ethernet interfeysi. Tizim audio va videofunksiyalarnita’minlayolishimuhim. Buto‘g‘rikeladigandasturiykodeklarga ega yuqori tezlikli protsessorlar yordamida amalga oshirilishi mumkin, biroq ushbu yechim tezlik bo‘yicha zamonaviy talablarga yetarli darajada javob bermaydi. Mikrochip maxsus apparat tezlatgichining ichiga o‘rnatilgan protsessorlar eng yaxshi yechim hisoblanadi.
Renesas kompaniyasi multimediyali ilovalar uchun kam energiya iste’mol qiladigan 32-bitli SH772x RISC-protsessorlarning maxsus oilasini ishlab chiqardi. Ushbu holda audio va videosignallarga ishlov berish va nutqni qabul qilish, shuningdek grafik tezlashtirish uchun multimediyali «kristaldagi tizimlar» ko‘rinishidagi integratsiyalashning yuqori darajasiga ega yechimlar to‘g‘risida gap ketyapti. Bunday integratsiyalashgan tizimda komponentlar yuqori unumli
161
superskalyar protsessorli yadroga ega bo‘lsalar ham multimedia funksiyalarga

qisman yadro bilan tezkor shinalar moduliga muvofiq ulangan (10.12-rasm) chekkalardagi mustaqil modullar tomonidan ishlov beriladi.

32-bitli RISC-prosessor
2D/3D grafik prosessor
Tovushga ishlov berish moduli

Super Hyway interfeysi _Asosiy SKD
Tashqi qurilma _Mul^t_i^m_{edia interfeysi} interfeysi

Tovushni kiritish moduli
Videoga ishlov berish moduli
Tasvirni shakllantirish _JPEG tezlatgich

^CE VE BE Аudio ^{U U U}
А/Р, Р/А
Kameralar moduli

10.12-rasm. SH7772x oilasi protsessorlarining arxitekturasi.

Ushbu chekkadagi protsessor modullarining imkoniyatlari yetarli darajada keng. Videokamera moduli videosignallarga dastlabki ishlov berish uchun mo‘ljallangan va tasvirni kiritish (CEU), o‘lchamini filtrlash va o‘zgartirish moduli (VEU) protsessorini, fragmentlar o‘rtasida oxista o‘tish protsessori (BEU) ni o‘z ichiga oladi. Tizim kristaliga shuningdek protsessorning video, ovozga ishlov berish, signallarni kodlash va kodini ochishning mustaqil modullari, grfik protsessor integratsiyalangan. Ishlov berishning ayrim bloklari o‘rtasidagi kommunikatsiya Super Hyway shina yordamida amalga oshiriladi. Ushbu ikki yo‘nalishli shina ma’lumotlarni 200 MGs chastotada 3,2 Gbit/s gacha tezlikda va 64 bit kenglikda uzatish imkonini beradi. Shina ketma-ket uzatishni, paketli uzatishni, shuningdek, marshrut ma’lumotlarini uzatishni ta’minlaydi.

162

Ishlov berishning ichiga o‘rnatilgan modulli maxsus mikrochiplarning

ta’riflangan arxitekturasi portatip proigrivatellar va navigatsion tizimlar, talabga to‘liq javob beradigan displeyli sanoat kompyuterlarida, xavfsizlik tizimlari kameralarida, videotizimlar terminallarida foydalanish uchun juda to‘g‘ri keladi.

Maxsus yoki buyurtma mikrochiplar elektron kompanentlar bozorining katta ulushini tashkil etadi, biroq ularning cheklangan soha uchun ixtisoslashtirilganligi va o‘rnatilgan funksiyalarini qayta dasturlab bo‘lmasligi oqibatida ular apparaturani modernizatsiya qilish va yangi imkoniyatlarni qo‘shishi qiyinlashtiradi. Ularga qaraganda univeral signal protsessorlarning muhim afzalligi – bu turli vaziffalarni bajaradaigan qurilmalarda qo‘llash imkoni va ularni bozorga chiqish muddatini qisqartirilishidir.