Usindikaji wa Ishara ya Dijiti
Kama utafiti wa kesi, wacha tuchunguze kazi ya kawaida katika uwanja wa dijiti: kuchuja. Kuweka tu, kuchuja ni kusindika ishara ili kuboresha sifa zake. Kwa mfano, kuchuja kunaweza kuondoa kelele au usumbufu wa umeme kutoka kwa ishara, na hivyo kuboresha uwiano wa ishara-na-kelele. Kwa nini utumie microprocessor badala ya kifaa cha analog kuchuja ishara? Wacha tuangalie faida zake: utendaji wa vichungi vya analogi (au zaidi kwa jumla, nyaya za analogi) inategemea mambo ya mazingira kama joto. Kichujio cha dijiti kimsingi hakiathiriwi na mazingira.
Kuchuja dijiti ni rahisi kuiga ndani ya uvumilivu mdogo sana, kwa sababu utendaji wake hautegemei mchanganyiko wa vifaa ambavyo utendaji wake umepotoka kutoka kwa thamani ya kawaida. Mara tu kichungi cha Analog kinapotengenezwa, sifa zake (kama safu ya masafa ya kupita) sio rahisi kubadilisha. Kutumia microprocessor kutekeleza kichujio cha dijiti, unaweza kubadilisha sifa za kichungi kwa kuichapisha upya.
Kulinganisha wasindikaji wa DSP na wasindikaji wa kusudi la jumla
Fikiria mfano wa usindikaji wa ishara ya dijiti, kama kichujio cha majibu ya msukumo wa mwisho (FIR). Katika lugha ya kihesabu, kichujio cha MOTO ni safu ya bidhaa za nukta. Chukua pembejeo na vector ya kawaida, zidisha kati ya mgawo na dirisha linaloteleza la sampuli ya pembejeo, halafu ongeza bidhaa zote ili kuunda sampuli ya pato. Shughuli kama hizo zinarudiwa kwa idadi kubwa katika mchakato wa usindikaji wa ishara ya dijiti, ili vifaa vilivyoundwa kwa hii lazima vitoe msaada maalum, ambao umechangia kuzima kwa vifaa vya DSP na wasindikaji wa kusudi la jumla (GPP):
1 Msaada wa shughuli kubwa za kuzidisha
GPP haijaundwa kufanya kazi kubwa za kuzidisha. Hata baadhi ya GPP za kisasa zinahitaji mizunguko mingi ya maagizo ili kuzidisha. Prosesa ya DSP hutumia vifaa maalum kutekeleza kuzidisha kwa mzunguko mmoja. Prosesa ya DSP pia inaongeza rejista ya mkusanyiko kushughulikia jumla ya bidhaa nyingi. Rejista ya mkusanyiko kawaida ni pana kuliko rejista zingine, na bits za ziada zinazoitwa bits za matokeo huongezwa ili kuzuia kufurika. Wakati huo huo, ili kutafakari kabisa faida za vifaa maalum vya kukusanya-kuzidisha, karibu seti zote za maagizo ya DSP ni pamoja na maagizo wazi ya MAC.
2 muundo wa kumbukumbu
Kijadi, GPP hutumia muundo wa kumbukumbu ya von Neumann. Katika muundo huu, nafasi moja tu ya kumbukumbu imeunganishwa na msingi wa processor kupitia seti ya mabasi (basi ya anwani na basi ya data). Kawaida, ufikiaji wa kumbukumbu 4 utatokea kwa kuzidisha moja, ambayo hutumia angalau mizunguko minne ya maagizo. DSP nyingi hutumia muundo wa Harvard, ambao hugawanya nafasi ya kumbukumbu kuwa mbili kuhifadhi programu na data mtawaliwa. Wana seti mbili za mabasi yaliyounganishwa na msingi wa processor, ikiruhusu ufikiaji wa wakati huo huo kwao. Mpangilio huu unazidisha upana wa kumbukumbu ya processor, na muhimu zaidi, hutoa data na maagizo kwa msingi wa processor wakati huo huo. Chini ya mpangilio huu, DSP inaweza kutambua MAC ya mzunguko mmoja
maelekezo. Kuna shida nyingine, ambayo ni, GPP ya kawaida ya utendaji wa juu ina kache mbili za chip, moja ya data na moja ya maagizo, ambayo yameunganishwa moja kwa moja na msingi wa processor ili kuharakisha kasi ya ufikiaji wakati wa kukimbia. Kwa kuongea kimwili, muundo wa kumbukumbu-mbili ya-chip na basi ni karibu sawa na ile ya Harvard. Walakini, kwa kusema kimantiki, bado kuna tofauti muhimu kati ya hizi mbili.
GPP hutumia mantiki ya kudhibiti kuamua ni data gani na maneno ya maagizo yamehifadhiwa kwenye kashe ya chip, ambayo programu haifahamishi (au hata haiwezi kujua). Kwa upande mwingine, DSP hutumia kumbukumbu nyingi za chip na seti nyingi za mabasi kuhakikisha ufikiaji mwingi wa kumbukumbu kwenye kila mzunguko wa mafundisho. Wakati wa kutumia DSP, programu lazima idhibiti wazi ni data na maagizo gani yaliyohifadhiwa
Katika kumbukumbu ya-chip. Wakati programu anaandika programu, lazima ahakikishe kuwa processor inaweza kutumia basi yake mbili. Kwa kuongeza, wasindikaji wa DSP hawana kache za data. Hii ni kwa sababu data ya kawaida ya DSP ni mkondo wa data. Kwa maneno mengine, baada ya processor ya DSP kuhesabu kila sampuli ya data, inatupwa na karibu haitumiwi tena.
3 Kitanzi cha juu cha sifuri
Ikiwa unaelewa sifa ya kawaida ya algorithms ya DSP, ambayo ni kwamba, wakati mwingi wa usindikaji unatumika kutekeleza vitanzi vidogo, ni rahisi kuelewa ni kwanini DSP nyingi zina vifaa maalum kwa matanzi ya juu-sifuri. Kitanzi kinachoitwa sifuri-juu ya kichwa kinamaanisha kuwa wakati processor inafanya kitanzi, haitaji kutumia muda kuangalia thamani ya kaunta ya kitanzi, hali hiyo huhamishiwa juu ya kitanzi, na
Punguza kaunta ya kitanzi na 1. Kwa upande mwingine, mzunguko wa GPP unatekelezwa kwa kutumia programu. Baadhi ya GPP zenye utendaji wa hali ya juu hutumia vifaa vya utabiri wa mpito, ambayo karibu inafikia athari sawa na kitanzi cha juu-sifuri kinachoungwa mkono na vifaa.
4 Hesabu ya uhakika
DSP nyingi hutumia mahesabu ya uhakika-badala badala ya mahali pa kuelea. Ingawa utumiaji wa DSP lazima uzingatie sana usahihi wa nambari, inapaswa kuwa rahisi sana kuifanya na mahali pa kuelea, lakini kwa DSP, gharama ndogo pia ni muhimu sana. Mashine za uhakika ni za bei rahisi (na haraka) kuliko mashine zinazofanana za kuelea. Ili usitumie mashine ya kuelea-kuelea na kuhakikisha usahihi wa nambari, processor ya DSP inasaidia hesabu ya kueneza, kuzungusha na kuhama katika maagizo yaliyowekwa na vifaa.
5 Njia maalum ya kuhutubia
Wasindikaji wa DSP mara nyingi huunga mkono njia maalum za kushughulikia, ambazo ni muhimu sana kwa shughuli za usindikaji wa ishara na algorithms. Kwa mfano, moduli (cyclic) kuhutubia (muhimu kwa kutekeleza laini za kuchelewesha za kichujio cha dijiti), kushughulikia kugeuzwa kidogo (muhimu kwa FFT) Njia hizi maalum za kushughulikia hazitumiwi mara nyingi katika GPP, na zinaweza kutekelezwa tu na programu.
Utabiri wa wakati wa utekelezaji
Maombi mengi ya DSP (kama simu za rununu na modemu) ni maombi ya wakati halisi, na usindikaji wote lazima ukamilike kwa wakati maalum. Hii inahitaji mpangaji kuamua ni muda gani wa usindikaji unahitajika kwa kila sampuli, au, angalau, ni muda gani unahitajika katika hali mbaya zaidi. Ikiwa unapanga kutumia GPP ya gharama nafuu kumaliza kazi ya usindikaji wa ishara ya wakati halisi, utabiri wa wakati wa utekelezaji labda hautakuwa shida. Inapaswa kuwa kwamba GPP ya gharama nafuu ina muundo wa moja kwa moja na ni rahisi kutabiri wakati wa utekelezaji. Walakini, nguvu ya usindikaji inayohitajika na programu nyingi za wakati halisi za DSP haiwezi kutolewa na GPP za bei ya chini. Kwa wakati huu, faida ya DSP juu ya utendaji wa hali ya juu wa GPP ni kwamba hata kama DSP iliyohifadhiwa inatumiwa, programu (sio processor) huamua ni maagizo yapi yatawekwa, kwa hivyo ni rahisi kuamua ikiwa maagizo ni kutoka kwa cache au Soma kutoka kumbukumbu. DSP haitumii vitu vyenye nguvu, kama vile utabiri wa tawi na utekelezaji wa udadisi. Kwa hivyo, ni sawa kabisa kutabiri wakati unaofaa wa utekelezaji kutoka kwa kipande cha nambari. Hii inaruhusu mpangaji kuamua mipaka ya utendaji wa chip.
Seti ya maagizo ya DSP iliyosanidiwa
Seti ya maagizo ya DSP ya nambari iliyowekwa imeundwa kulingana na malengo mawili:
Wezesha processor kumaliza shughuli nyingi katika kila mzunguko wa maagizo, na hivyo kuboresha ufanisi wa kihesabu wa kila mzunguko wa mafundisho. Punguza nafasi ya kumbukumbu ya kuhifadhi programu za DSP (kwa sababu kumbukumbu ina athari kubwa kwa gharama ya mfumo mzima, shida hii ni muhimu sana katika matumizi ya DSP-nyeti). Ili kufikia malengo haya, seti ya mafundisho ya processor ya DSP kawaida humruhusu mpangaji kutaja shughuli kadhaa zinazofanana ndani ya maagizo moja. Kwa mfano, operesheni ya MAC imejumuishwa katika maagizo, ambayo ni, data moja au mbili huenda kwa wakati mmoja. Katika mfano wa kawaida, maagizo moja yana shughuli zote zinazohitajika katika sehemu ya kuhesabu kichujio cha MOTO. Aina hii ya malipo bora
Bei ni kwamba maagizo yake yaliyowekwa sio ya angavu wala rahisi kutumia (ikilinganishwa na seti ya maagizo ya GPP).
Programu za GPP kawaida hazijali kama maagizo ya processor ni rahisi kutumia, kwa sababu kwa ujumla hutumia lugha za kiwango cha juu kama C au C ++. Kwa waandaaji wa programu ya DSP, kwa bahati mbaya, programu kuu za DSP zimeandikwa kwa lugha ya mkutano (angalau sehemu iliyoboreshwa katika lugha ya mkutano). Kuna sababu mbili za hii: Kwanza, lugha nyingi zinazotumiwa sana, kama vile
Kama C, haifai kuelezea algorithms ya kawaida ya DSP. Pili, ugumu wa muundo wa DSP, kama vile nafasi nyingi za kumbukumbu, mabasi mengi, seti zisizo za kawaida za mafundisho, na vifaa maalum, inafanya kuwa ngumu kuandika watunzi mzuri wa hiyo. Hata kama msimbo wa chanzo C umejumuishwa katika nambari ya mkutano wa DSP na mkusanyaji, kazi ya uboreshaji bado ni nzito sana. Maombi ya kawaida ya DSP yana mahitaji mengi ya hesabu na mipaka kali ya kichwa, na kufanya uboreshaji wa programu ni muhimu (angalau kwa sehemu muhimu zaidi ya programu). Kwa hivyo, jambo muhimu katika kuzingatia uchaguzi wa DSP ni ikiwa kuna watengenezaji wa programu wa kutosha ambao wanaweza kuzoea vyema seti ya maagizo ya processor ya DSP.
Mahitaji ya zana za maendeleo
Kwa sababu matumizi ya DSP yanahitaji nambari iliyoboreshwa sana, wachuuzi wengi wa DSP hutoa zana kadhaa za maendeleo kuwasaidia waandaaji kukamilisha kazi yao ya kuboresha. Kwa mfano, wazalishaji wengi hutoa vifaa vya kuiga processor ili kuiga kwa usahihi shughuli za processor katika kila mzunguko wa maagizo. Iwe ni kwa kuhakikisha operesheni ya wakati halisi au nambari bora, hizi ni zana muhimu sana. Wauzaji wa GPP kawaida hawapati zana kama hizi, haswa kwa sababu waundaji wa GPP kawaida hawaitaji habari za kina katika kiwango hiki. Ukosefu wa zana za kuiga zilizo sawa na mzunguko wa mafundisho ya GPP ni shida kubwa inayokabiliwa na watengenezaji wa programu ya DSP: ni vigumu kutabiri idadi ya mizunguko inayohitajika na GPP ya utendaji wa juu kwa kazi iliyopewa, kwa hivyo haiwezekani kuelezea jinsi kuboresha utendaji wa nambari.
bidhaa zetu nyingine:
