O’quv uslubiy majmua

10.3. Raqamli ishlov berish tizimidagi maxsus protsessorlar

Real vaqt tizimida ishlovchi signal protsessorlarni asosiy imkoniyatlari shundan iboratki, raqamli signallarga ishlov berish algoritmlar bilan qurilmalarni umumiy (ichki va tashqi qurilma bog‘lamalari) boshqarish funksiyasi bilan

154
ishlashidir. Raqamli protsessorlar qayta ishlash va boshqarish masalalarni yechishda

qo‘llanilgani sababli ular “hisoblovchi” emas balki “protsessorlar” deb ataladi [22]. Raqamliprotsessorlarga (RP) qo‘yiladigan texnologik talablarqo‘llaniladigan sohagaqarabbelgilanadi. Shuninguchunrealvaqttizimida ishlaydiganRPlarga juda qattik talablar belgilangan. Ularga: ishonchlilik, xajm va og‘irligi minimalligi, minimal quvvat talab qilishi va dasturlarni ishlatish osonligini talab qiladi. Real vaqt tizimlarini asosiy farqi shundaki manba signallaridan kelgan signallarni qayta ishlash, tizim qayta ishlashi bilan bir vaqtda bo‘lishidir. Real vaqt tizimida ishlaydigan qurilma va dasturiy ta’minotga qo‘yiladigan asosiy talab ma’lum bir

aniqlikni saqlashda yuqori tezlikdagi qayta ishlashlarga ega bo‘ladi.

Signallarga raqamli ishlov berishuvchi qurilmalarni yaratishni boshlang‘ich qismida aniq bir algoritmni qayta ishlovchi maxsus protsessorlar ishlab chiqilgan. TFO‘ algoritmi eng keng tarqalganligi uchun, turli xil usullarda Fure-protsessorlarni aloxida mikrosxema ko‘rinishida va hisoblash bloklari tarzida ishlatish, shu bilan birga birlashgan ichki sxemali bog‘lamalar sifatida qo‘llanilgan. Bunday protsessorlar noyob arxitekturaga ega bo‘lib ular faqat bitta algoritm o‘zgartirishlarni amalga oshirgan. Keyingi qadam Sistologikarxitekturadagi maxsus protsessorlarni yaratish bo‘lgan. Ular bir nechta parallel funksiyalarni bajaruvchi protsessor elementlarini o‘z ichiga olgan bo‘lib ularga: ikkita kiruvchi summator kiradi. Ular ma’lum tarzda birlashtirilgan bo‘lib, raqamli filtrlash va tez o‘zgartirish algoritmlarini bajargan. Signallarga raqamli ishlov berish algoritmi qurilmalari uchun qo‘shimcha ichki bog‘lamalari sifatida matritsali ko‘paytirgichlar qo‘llanila boshlagan. Ular yuqori tezlikda ketmaket raqamli o‘zgartirishlardagi matritsalarni va vektorlarni ko‘paytirish (protseduralarini) amallarini bajarish, Fure-taxlilda qo‘llaniladi.

Lekin SRIB protsessorlarni qo‘llash sohasi kengaygan sari, yangi noyob usullarni va algoritmlar ishlab chiqilishi, maxsus bog‘lama arxitekturali protsessorlarni yaratishdan bosh tortdi. Katta integral sxemalari (KIS) texnologiyasi uchun yanada unumdorli yangi arxitektura yechimlariga ega bo‘lgan yagona protsessor darajasida ishlatiladi. Maxsus raqamli protsessorlar o‘zining funksional
155
imkoniyati va xususiyatiga ko‘ra signallarga raqamli ishlov beruvchi

protsessorlarning kichik (pastki) turkum modellariga kiradi. Ular arxitekturasiga emas balki qo‘llanilish sohasiga qarab ishlatiladi.

Signal protsessorlarninig yuqori modellari, universal qo‘llanilish sohaga ega bo‘lib ularni ishlatish uzun buyruqli (VLIW-arxitekturali) superskalyar arxitekturaga ega bo‘lib SIMD strukturaga (“bitta buyruq – ko‘p ma’lumot”) ega bo‘lib oqimli hisoblash va konveyer qayta ishlashlarni amalga oshiradi. Ular 32-daraja uzunligidan kam bo‘lmagan so‘zga, yetarli rivojlangan buyruqlar tizimiga, rivojlangan ichki (shinali) va tashqi interfeysga ega. Universal signal protsessorlarning oxirgi modeli ko‘p yadroli arxitekturaga ega bo‘lib, ularda bir nechta parallel amallarni bajarib, to‘liq qayta ishlovchi bog‘lamalardan tashkil topgan.
Signal protsessorning quyi modellari maxsus belgilangan maqsadlarda ishlatiladi. Ularga real vaqt tizimlarida audio video signallariga ishlov berish, maishiy qurilmalar va ishlab chiqarish agregatlarini boshqarish tizimlarida, nazorat va monitoring tizimlarida, mobil aloqada, telekommunikatsion qurilmalarda ishlatilishi ko‘zda tutilgan. Quyi turdagi signalli protsessorlarga misollarni ko‘rib chiqamiz.

10.9-rasmda GSM strandartdagi ikki diapazonli mobil telefonda signal protsessorlarni qo‘llanilishi keltirilgan.

DSP xotirasi

ХТТМ kanali

ADSP218x
Portlar
Kiritish/chiqarish kanalining
^ARU ва RAU ^Radiotrakt

OXQ (1M/bit) Kontroller Muloqot kodeki

Displey ^SI^{M Klavishalar} Mikrofon Dinamik

10.9-rasm. ADSP21x bazasida mobil terminalning struktura sxemasi.

Birinchi mikrosxema Analog Devices kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan bo‘lib, ADSP218x protsessori, xotira elementi, portlar, klaviaturadan
156

ma’lumot kiritishda terminalni boshqarish va ma’lumot uzatish protokolni vujudga

keltiruvchi paketlarkontrolleri, xotiraga to‘g‘ridan to‘g‘ri murojaat kanaliga ega. Bu mikrosxemagadispley, klaviaturavaSIM -kartaulanadi. Ikkinchi mikrosxemaovoz kodekiga, yordamchi kiritish/chiqarish kanallarni analog-raqamli va raqamli-analog o‘zgartirgichiga ega.

ADSP218x protsessor sxemasi 10.10-rasmda keltirilgan. Bu toifadagi protssessor ikkinchi avlod qo‘zg‘almas vergulli, umumiy yadrosi ADSR21xx asosida ishlangan.



DSP xotirasidasturlar ma’lumotlar

24 bit 16 bit
Arifmetik qurilma

AMQ
Ko’paytirib qo’shuvchi

Surish sxemasi

10.10-rasm. ADSP218x protsessorining qiskartirilgan strukturasi.

Protsessorning xotirasi 64 Kbayt bo‘lib, 2 ta ajratilgan qismlarga ega. Birinchi qismida faqat ma’lumotlar saqlansa, ikkichi qismida ma’lumotlar va dasturiy kod saqlanadi. Xotiradan uzatish shinasi xam ajratilgan. Asosiy qayta ishlovchi komponet avtomatlashgan mantiqiy qurilma bo‘lib (AMQ), surish sxemasi va ko‘paytirgich-jamlagich bir taktda 16x16 bitni qabul qilib 32-bitli natijani (qiymatni) beradi. Ishlash tezligini oshirishda protsessordan foydalanmagan xolda tashqi qurilmalar operativ xotiradan ma’lumotlar va buyruqlarni ayriboshlash (almashish) imkoniyatiga ega.
Protsessor nutq va kanal kodlash funksiyasini bajaradi. Asosiy yechimdagi masala bu signal chastota chizig‘ini ma’lumotni qisman yuqotishlarsiz siqish (ixchamlashtirish) va siqilgan ma’lumotni pasaygan tezlikda uzatishdir. Buday usul o‘z o‘rinda nutqning ayriboshlash kanalning kerakli o‘tkazish chizig‘ini toraytirish
imkonini beradi.
157

Xozirgi kunda signal protsessor turli maishiy texnikaning aosiy elementi

hisoblanadi. Mobil telefonning audiokodek funksiyasini bajarib signal protsessorining yadrosini shakillantiradi va u raqamli aloqa kanali interfeysida yoki simsiz marshrutizator modemining ichida joylashgan bo‘ladi. Xozirda rasmlarni qayta ishlovchi va siquvchi protativ multimedia tizimlari: oddiy mediapleyerdan tortib ko‘p imkoniyatli iPod, raqamli videokameralarga o‘xshash shu kabi qurilmalarning ichida moslashtirilgan signal protsessor mikrosxemalarini ko‘rish mumkin. Ular videoprotsessor yoki videokodek deb nomlanadi.