O’quv uslubiy majmua

11.4. Signal protsessorlar arxitekturasining rivojlanish istiqbollari

Signal protsessorlarda ma’lumotlarni qayta ishlov berish paralelligini oshirish va protsessorlar, tashqi xotira va boshqa komponentlar o‘rtasidagi yuqori tezlikda ulanishlardan foydalanish integral sxemalarni ishlab chiqaruvchilarga infrastruktura uchun platalar va shlyuzlar tizimining yangi avlodini yaratish imkonini berdi. Bu tizimlar xizmatlarni yetkazib beruvchilarga paralell ravishda Triple Play sevislarini taqdim etish, shu bilan birga trafik va yuklama to‘rining o‘zgarishlariga tezda moslashish imkonini beradi [7].

Loyixalashning bazi strategiyalariga krisstal qurilmada qo‘shimcha qushprotsessorlarning birlashtirish va amallarning paralellaligini olishi yaqqol misol bo‘ladi. Bunda integral sxemalar va platalarni ishlab chiqaruvchilar bir nechta protsessorlarga ega platalar narxi optimal emasligini biladilar. Shuningdek bir kristalda protsessorlarning bir nechta yadrolarini integratsiyalash amalda qo‘llanilayapti. Bir nechta MSP to‘plamiga qaraganda narxlarni pasayishi bilan bog‘lik yaqqol foydadan tashqari, ko‘p yadrli MSPlar ko‘prok afzalliklarni taqdim etadi.
Xotiradan birga foydalanadigan bir nechta yadrolar past takt chastotasiga va kamroq ta’minot kuchlanishiga ega bo‘lishi mumkin, bu esa kanalga kamroq quvvat tug‘ri kelishiga olib keladi. Ko‘pyadrlilik shuningdek mobil aloqa va oxirgi paytlarda paydo bo‘lgan WiMAX ilovalari infrastrukturasiga xos bo‘lgan imkoniyatlarni yaratadi.

188
Xozirgi vaqtda signallarga raqamli ishov berish qurilmalarini 3 ta asosiy

sinfga ajratish mumkin:

− universal protsessorlar;

− signal protsessorlari (DSP);

− dasturlashtirilgan mantiqiy integral sxemalar (DMIS) asosida signallarga raqamli ishlov berish qurilmalari.
Universal protsessorlarning kichik modellari bu 8-32 razryadli mikrokontrollerlar. Universal protsessorlarning katta modellariga esa shaxsiy kompyuterlar, ishchi stansiya, tarmoq serverlarining markaziy protsessorlari kiradi. Bularga mashhur Pentium va Power PC oilasiga mansub protsessorlar kiradi.
Kichik modeldagi signal protsessorlari tuzilishining oddiyligi va SRIB masalalarini yechishga mo‘ljallanganligi, tezkorlikni talab etmasligi, kam elektr istemoli va arzonligi bilan ajralib turadi. Bu modellarning zimmasiga DSP sotuvlarining asosiy hajmi yuklanadi. Kichik modellarga misol bu oldin eslatib o‘tilgan, TMS320C54x signal protsessorlaridir. DSPning katta modellari uzun buyruqli so‘zlardan foydalanish (VLIW) arxitekturasi va “bitta buyruq ko‘p ma’lumotlar” (SIMD mashxur arxitekturasi) asosida amalga oshiriladi. Bunday modellarga misol qilib, Analog Devises kompaniyasining Tiger SHARC protsessorlari oilasini olish mumkin. Signal protsessorlarning katta modellari tibbiyot apparaturalarida, uyali aloqalarning statsionar stansiyalarida, elektron razvetka vositalarida, radio va gidrolokatsiya stansiyalarida, sun’iy yo‘ldoshli video uzatuvchi qurilmalarda qo‘llaniladi.
Keyingi paytlarda DMIS ham alohida ham an’anaviy DSP protsessorlari bilan birgalikda foydalangan holda konstruktiv texnologik yechimlarda keng qo‘llanilmoqda. Signalga raqamli ishlov berish bu bitta amaliy masala emas, balki signalga oldindan ishlov berish va uning yakuniy ishlov berishga bo‘linuvchi bir-biri bilan bog‘liq masalalar majmuasidir. So‘z tizimi va qurilmalari berilgan parametrlar aniqligi va tezligida barcha darajadagi ishlov berish masalalarini yechishga yo‘naltirilgan bo‘lishi kerak. Bunda qurilmaning narxi, o‘lchami va
ekspluatatsion tasnifi ham kam rol o‘ynamaydi. Shuning uchun DSP DMIS 189
sxemalari bilan birgalikda talab etilgan texnik parametrlarni ta’minlashi mumkin.

Lekin albatta uning xususiyatlarini xisobga olish shart.

Yuqori aniqlik talab etilganida DMIS suriluvchi vergulli amallarni bajara olmaydi. Ayni paytda radiolokatsiya vositalari, elektron razvetkalar, akkustik va gioinformatsion tizimlar suriluvchi vergulli ko‘p sonli TFO‘ amallarini o‘tkazilishini talab etadi. Bundan tashqari matritsaga murojaat etish, tenglamalar sistemasini yechish kabi jarayonlarni DSP yordamida amalga oshirish ma’quldir.

Parallel ishlov berish imkoniyatlarini nazarda tutuvchi vektorlar va matritsalarni ko‘paytirish amali, yig‘ib qo‘yish (svertka) va korrelyatsiya kabi operatsiyalarda DMIS qo‘llanilishi parallel ishlovchi bir necha chiplar hisobiga bir vaqtda bir necha amallarni bajarish imkonini beradi.
Shunday qilib DSP suriluvchi vergulli murakkab algoritmlar bilan ishlashga ko‘proq mos keladi, DMIS esa qo‘zg‘almas vergul bilan ishlovchi va yuqori darajadagi paralellizmni talab etuvchi tizimlarda qo‘llash maqsadga muvofiqdir.
Tezlik va aniqlik yuqori darajada talab etilganda bitta umumiy plataga joylashtirilgan DSP va DMIS birgalikda ishlashiga asoslangan qo‘shma qurilmalardan foydalanish mumkin. Bunda kiritish-chiqarish interfeysi, protsessorlarning o‘zaro bog‘liqligi, xotira konfiguratsiyasi, hisoblashlarni boshqarish masalalari hal qilingan bo‘lishi kerak. Bunday kombinatsion raqamli ishlov berish qurilmalari uchun dasturiy ta’minot yaratishda sezilarli qiyinchiliklarga duch kelinishi mumkin.
1970 yillardan kompyuter revolyutsiyasi vaqtidan beri ma’lumotlarni qabul qilish, ularga ishlov berish va ularni uzatish tizimlarini rivojlantirishda bo‘lgusi o‘zgarishlarni aniqlab bergan bir nechta tendensiyalar yuzaga keldi. Bu tendensiyalar signal protsessorlar arxitekturasi – telekommunikatsiya tizimlari va real vaqt tizimlari muxim komponentlari rivojlanishiga xam katta ta’sir kursatadi.
Ushbu tendensiyalar orasida:

− ovoz trafigidan faqat ovoz trafigi va ma’lumotlar trafigi majmuiga o‘tish; Bu tendensiya 10 yillar oldin paydo bo‘ldi va xozirgi vaqtda to‘liq amalga
oshirilmoqda.
190
− multimedia trafigini, xususan multimedia oqimini mavjud ovoz va ma’lumotlar trafigiga qo‘shish. Bu tendensiya telekommunikatsiya xizmatini yetkazib beruvchilarining ovoz va video va ma’lumotlarni uzatishni ta’minlovchi Triple Play servislarga o‘tishi bilan tasdiqlanadi;
− statsionar servislardan uydagi servislarga, undan so‘ng mobil xizmatlarga o‘tish. Simli infrastrukturada ko‘p o‘rin tutgan ovoz\ma’lumotlar\multimedia kompleks evolyutsiyasi xozirgi vaqtda simsiz tizimlarda xam amalga oshirilayapti. Birinchi uch tendensiya yana bir tendensiyani: kommutatsiyalanadigan kanallar bo‘ylab ma’lumotlarni uzatishdan paketli uzatishga o‘tish xususan IP protokol asosidagi trafikka o‘tish tendensiyasini keltirib chiqardi. Ovozli aloqa davrida telekommunikatsion signallariga ishlov berish odatda aks sadoni bostirish, ma’lumotlarni uzatish modemlari uchun liniyalarni tayyorlash, shuningdek, kommutatsiyalanadigan aloqa liniyalari bo‘yicha uzatiladigan ma’lumotlarni modulyatsiyasi va demodulyatsiyasi uchun signalga ishlov berish bilan cheklangan. Xozirgi vaqtda raqamli kodlash va koddan chiqarish, shuningdek video, audio, axborot ma’lumotlari oqimlarini siqish va yoyish, uchun signallarga ishlov berishning o‘nlab algoritmlari qo‘llanadi. Kompyuter tizimlari nafaqat ma’lumotlar hajmini o‘sishi bilangina emas, balki singnallarga iishlov berish hajmini usish amallarini amalga oshiradi. Trafik xajmini ortishini ta’minlash uchun sezilarli darajada unumdorlikni oshirish zarur. Ushbu masalani yechimlaridan biri raqamli signal protsessor takt chastotasini orttirishdir. Bunday yechim bir qator sabablarga ko‘ra yetarli emas. Birinchidan integral sxema ishlashi mumkin bo‘lgan chegaraviy takt chastota mavjud. Ikkinchidan ishlov beriladigan va uzatiladigan axborot xajmi eksponensional ravishda usib borayotganligini hisobga olgan xolda, unumdorlikka bo‘lgan talab takt chastotasi juda yuqori bo‘lganda xam mavjud imkoniyatlardan ortib ketadi.
Boshqa prinsipial muammo shundan iboratki takt chastotasi juda yuqori bo‘lgandakuchli issiqlikajralishitaktchastotasining amaldayanadaortishiimkonini bermaydi. Signal protsessorlar arxitekturasi rivojlanishining ikkita aktual

191
yunalishini ko‘rib chiqamiz: telekommunikatsiya tizimlari va video ishlov berish

tizimlari.