O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALARI VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI
UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI
"Kompyuter injiniring" fakulteti
" Tizim va signallarni qayta ishlash”
fanidan
MUSTAQIL ISH №2
Bajardi: KI-S20-02 XAITMURODOV.
JAFAR.
Qabul qildi: JUMABOYEV. T. A.
Mavzu: Signal protsesssorlarining arxitekturasi va xotirasini tashkil etish
Reja:
Signal protsesssorlarining arxitekturasi va xotirasini tashkil etish
Protsessorlar arxitekturasi
Arxitekturasi va xotira haqida
Signal protsesssorlari (DSP, Signal Processor) ma'lum bir vazifani bajarish uchun dizayn qilingan, signal ishlov berishda (tahlil, filtrlash, modulyatsiya, demodulyatsiya, korrelyatsiya, va boshqa operatsiyalar) xizmat qiladigan maxsus mikroprotsessorlar yoki mikrokontrollerlar.
DSP arxitekturasi va xotirasi quyidagi muhim xususiyatlarga ega bo'ladi:
Spetsifik Tuzilishi: DSPlar, odatda signal ishlov berish uchun dizayn qilingan va ular signal tuzilishlariga mos ravishda yaratilgan. Ular, xususiyati bilan, xotira va tarmoqlar orasida shakllanadigan hossalarni o'z ichiga oladi.
Yuklama va Tarmoq Strukturasining Mustahkamlanishi: DSPlar, odatda boshqa tizimlardan kelib chiqqan ma'lumotlar massivlarini o'z ichiga oladigan va ularni tezkor ishlov berish uchun mustahkamlangan yuklama va tarmoq strukturasiga ega. Bu, DSPni boshqa tizimlardan farqli qiladi.
Yuqori Tezlik: DSPlar, signal ishlov berish uchun mahalliy protsesssorlardan va umumiy mikroprotsessorlardan farqli ravishda, tezlikka ega bo'lishi kerak. Bu, signal ishlov berishda soat boshiga ko'proq ma'lumotlarni tezlikka ishlov berishini ta'minlash uchun muhimdir.
Xususiy Funksiyalar: DSPlar, signal ishlov berishdagi spetsifik vazifalarni bajarish uchun yaratilgan. Ular, FFT (Fast Fourier Transform), FIR (Finite Impulse Response) va IIR (Infinite Impulse Response) filtrlash, modulyatsiya va demodulyatsiya kabi xususiy funktsiyalarni yaxshi bajarishga mo'ljallangan.
Sharcha va Yuqori Tezlikli Tuzilishi: DSPlar, sharcha va texnologik jarayonlar, yani signal ishlov berishda muhim bo'lgan barcha operatsiyalarni qisqartirish va tezlashtirish uchun dizayn qilingan. Bu, ularni barcha tizimlar, tarmoqlar va qurilmalar orasida qo'llash imkonini ta'minlaydi.
Xotira Strukturasining Mustahkamlanishi: DSPlar, maxsus xotira strukturasiga ega bo'lib, barcha kerakli ma'lumotlarni tezkor ishlov bera olishadi. Bu, algoritmlar uchun kerakli bo'lgan xotira miqdorini kamaytiradi.
Kengaytirilgan Tarmoq xususiyatlari: DSPlar, umumiy mikroprotsessorlarga nisbatan boshqa komunikatsiya interfeyslarini o'z ichiga oladi, masalan, audio tarmoqlar, dig'ital-signal-interfeys (DSI), SSP (Synchronous Serial Port) kabi.
Bu xususiyatlarni saqlaydigan DSPlar, avtomobil texnologiyalari, audio qurilmalari, kommunikatsiya qurilmalari, biometrika qurilmalari, tibbiyot va boshqa sohalarda o'z mavqesini topmoqda.
DSP, ma'lumotlarni ishlash jarayonini tezlashtirish uchun boru hatti strukturaga ega. Bu, bir buyruqning amalga oshirilishi uchun kerak bo'lgan bosqichlarni barcha bir vaqtda bajarishga imkon beradi.
Ko'paytiruvchilar va Qo'shuvchilar (Multipliers and Accumulators - MAC):
DSP ko'paytiruvchilar va qo'shuvchilarga ega bo'ladi. Bu, matematik amallarni tez bajarish uchun maxsus optimallashtirilgan qismlardir.
Boshqaruv Bloki:
DSP boshqaruv bloki, buyruqlarni tartiblash va ishlovni boshqarish bilan shug'ullanadi.
Ma'lumot Xotirasi (Data Memory):
Ma'lumot xotirasi, ishlangan ma'lumotlarni saqlaydigan joydir. DSPning tez va kichik gecikme vaqtiga ega bo'lishi muhimdir.
Dastur Xotirasi (Program Memory):
Dastur xotirasi, DSP tomonidan bajarilayotgan dasturning buyruqlarini o'z ichiga oladi. Ushbu xotira odamli oqish mumkin bo'lgan xotira (ROM) yoki flash xotira sifatida yaratiladi.
Protsessor simulyatori – bu shaxsiy kompyuterda ishlovchi va protsessor yuklanishini, uning tashqi qurilmalar bilan aloqasini, real apparatlardan foydalanmasdan tashqi uzilishlarga protsessor reaksiyasini imitatsiyalovchi va bajarilayotgan dasturni boshqaruvchi dasturiy instrument hisoblanadi. Modellashtirish fazasi protsessor arxitekturasi bilan tanishuvning boshida va alohida algoritmlarni sozlash bosqichida katta qiziqish kasb etadi. Ayni damda murakkab tizim tarkibida protsessor ishini modellashtirish quyidagi sabablarga ko‘ra anchagina qiyinchilik tug‘diradi.
Birinchidan, simulyator protsessorning tashqi qobig‘ini modellashtirishda chegaralangan imkoniyatlarga ega. Ikkinchidan, u juda sekin ishlaydi, chunki har bir protsessor siklida bajariladigan amallarni ko‘rsatish uchun kompyuter ko‘p sonli amallarni bajarishi kerak. Ko‘pchilik ishlab chiqaruvchilar protsessor bilan tanishish va o‘z algoritmlarini real sharoitga yaqin, ya’ni modellashtirish fazani chetlab o‘tib, baholash platalari yordamida yo‘lga qo‘yishni afzal biladilar.
Firmalar bunday baholash platalarini o‘z signal protsessorlarining barcha oilalari tipik vakillari uchun ishlab chiqaradilar. Ushbu baholash platalarining ko‘pchiligi tashqi kengaytirishi platalarini ulash uchun razyomlarga ega bo‘lib, bu ular yordamida to‘liq funksional tizimlarning prototiplarini yaratish imkonini beradi. Yakuniy mahsulot tarkibida sxema ichidagi emulyator-personal kompyuterda bajariladigan dasturdan protsessorning ichki tugunchalaridan to‘liq foydalanish imkonini beruvchi qurilma yordamida dasturiy ta’minotni yo‘lga qo‘yish amaliy dastur yaratish ishining final fazasi hisoblanadi. Analog Devices kompaniyasining ishlab chiqishi va sozlash vositalari misolida ma’lumotlarni ishlash amaliy dasturini yaratish jarayonini ko‘rib chiqamiz.
Protsessorlar (mikroprotsessorlar) arxitekturasi, kompyuterlar va boshqa elektron qurilmalarda ishlov berish uchun dizayn qilingan. Ular kompyuterda amalga oshirilayotgan barcha aritmetik amallarni, mantiqiy amallarni, va boshqa operatsiyalarni bajarish uchun yaratilgan.
Protsessor arxitekturasi quyidagi muhim xususiyatlarga ega bo'ladi:
Kompyuter Arxitekturasi:
Von Neumann Arxitekturasi: Bu arxitektura, kompyuterlar uchun klassik arxitekturadir. Ushbu arxitekturada xotira va kommandalar bir joyda joylashadi. Ushbu tizim barcha kompyuterlarda mashhur bo'lgan standart arxitekturadir.
Harvard Arxitekturasi: Bu arxitekturada esa xotira va kommandalar alohida joylashadi. Bu, kompyuterda operativ xotira va boshqa ma'lumotlar alohida bo'lib turishi mumkinligini oshiradi.
RISC va CISC Arxitekturalar:
RISC (Reduced Instruction Set Computing): Ushbu arxitektura, ko'p funksiyalarni o'z ichiga olmaydi, ammo har bir instruksiyani tez va moslashtiradi. Bu arxitektura sodda va tez ishlov berish uchun dizayn qilingan.
CISC (Complex Instruction Set Computing): Ushbu arxitekturada esa ko'p funksiyalar o'z ichiga olinadi, ammo har bir instruksiyani bajarish uchun ko'p qadam bajarilishi mumkin.
Superskalar va Vektor Arxitekturalar:
Superskalar Arxitektura: Bu arxitekturada bitta ishlovchi vaqtida bir nechta instruksiya bajarilishi mumkin. Ushbu arxitektura instruksiyalarni parallel bajarish imkonini ta'minlaydi.
Vektor Arxitektura: Ushbu arxitekturada esa bitta instruksiya orqali ko'p ma'lumotlar bajarilishi mumkin. Bu arxitektura ko'p ma'lumotli ishlov bajarishda samarali.
Multicore va Many-core Arxitekturalar:
Multicore Arxitektura: Bu arxitekturada bir mikroprotsessor bir qator musbat protsessorlardan iborat bo'lib, ular bir-biridan mustahkam bo'lgan bitta kontrol bloki orqali birlashtiriladi.
Many-core Arxitektura: Ushbu arxitekturada esa xil protsessorlar bir-biridan mustahkamlanmaydi, balki har bir protsessorning o'z xotira va kommunikatsiya resurslari mavjud bo'ladi.
SIMD va MIMD Arxitekturalar:
SIMD (Single Instruction, Multiple Data): Ushbu arxitekturada bir vaqtning o'zida bir nechta ishlovchilar bitta instruksiyani bajaradilar, ammo ular o'zaro bog'liqli ma'lumotlarni o'zlashtirishadi.
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data): Ushbu arxitekturada esa bir nechta ishlovchi bir vaqtning o'zida bitta yoki bir nechta instruksiya bajaradilar.
Protsessorlar arxitekturasi, ishlovchi qurilmalar va ularning vositalariga bog'liq bo'lib o'zgaradi. Har bir arxitektura o'z xususiyatlari va afzalliklari bilan ajratiladi, va tizim yaratilishi va ishlov bermoqchi bo'lgan vazifalarni bajarish uchun mos ravishda tanlanadi.Начало формы
Har bir fazada qo‘llaniladigan ilova va vositalarni yaratishning asosiy fazalari oldingi boblarda ko‘rib chiqilgan signal protsessorlarning barcha so‘nggi modellari uchun o‘xshash
Loyihalashtirishning yuqorida aytib o‘tilgan barcha uchta fazasi CROSSCORE – quyidagi 3 ta komponentani o‘z ichiga oluvchi Analog Devices dasturiy- apparat vositalari kompleksi bilan qo‘llab-quvvatlanadi:
Visual DSP++ muhiti. Analog Devices protsessorlari uchun ishlab chiqish va sozlash dasturiy vositalari, xuddi protsessorlar kabi, uzoq rivojlanish yo‘lini bosib o‘tgan. O‘n besh yillar oldin ular DOS buyruq satridan bajarilishi kerak bo‘lgan fayllarni yaratish uchun ketma-ket chaqiriladigan alohida uzilishlar va simulyator va emulyator bilan ishlash uchun matnli interfeys bilan ishlovchi ikkita dastur to‘plamidan iborat edi. 90-yillar so‘nggida ularning o‘rniga OC WINDOWS uchun Visual DSP deb ataluvchi grafik interfeysli ishlab chiqish muhiti keldi. Joriy asrning boshida uning nomi Visual DSP++ deb o‘zgartirildi. Dastlab ushbu paket ikkita variantda: 16 bitli va 32 bitli protsessorlar uchun ishlab chiqarilar edi. 4. 0
versiyadan boshlab ADSP 21XX oilasining 16 bitli protsessorlarini qo‘llab- quvvatlash to‘xtatildi, Blacktin 16 bitli protsessorlari va SHARC va TIGER SHARC 32 bitli protsessorlar uchun dasturiy ta’minotni ishlab chiqish vositalari esa yagona dasturiy mahsulotga integratsiya qilindi
Protsessor turi va sozlash vositasidan (EZ KIT/DBGAGENT platasida simulyator, emulyator yoki sozlash agenti) qat’iy nazar Visual DSP++ muhitida loyihalar yaratish va ularni boshqarishning yagona metodologiyasidan foydalaniladi. Loyiha ustida ishlash jarayoni yagona grafik interfeys doirasida amalga oshiriladi. Visual DSP++ tarkibiga kiruvchi Project Wizard utilitasi bajariladigan fayl komponovkasi yoki yuklanadigan obraz generatsiyalashish uchun zarur bo‘lgan yangi loyihalarni yaratish, uning parametrlarini sozlash va fayllarini shakllantirishni soddalashtiradi. C/C++ samarali kompilyatorlari, shuningdek ko‘p sonli standart va ixtisoslashtirilgan bibliotekalar yuqori darajali dasturlash tillaridan foydalanib ilovalarni yaratish imkonini beradi, bunda assembler kodning faqat eng muhim qismlarida qo‘llaniladi, ko‘p vazifalikni qo‘llab-quvvatlash talab qilinadigan murakkab ilovalar ustida ishlashda foydalanuvchi xohishiga ko‘ra, operatsion tizim
yadrosi loyihasiga apparat realizatsiyasi detallardan abstraklashish imkonini beruvchi VDK (OS) ni qo‘shish va signallarni boshqarish va ularni ishlash algoritmlariga diqqatni jamlash mumkin.
Visual DSP++ tarkibida Blackfin oilasi protsessorlari uchun ichki va tashqi periferiya modullarining ko‘p sonli drayverlari yetkazib berilib, ular VDK bilan birgalikda, shuningdek, avtonom rejimda qo‘llanilishi mumkin. Dasturiy ta’minotni sozlash jarayonini maksimal soddalashtirish uchun Visual DSP++ da stek, lokal o‘zgaruvchilar va ifodalar, registrlar va xotira tarkibini aks ettirish uchun ko‘plab oynalar, shuningdek, dasturda tor joylarni topish imkonini beruvchi chiziqli va statistik profillash vositalari va qator qiziqarli imkoniyatlar mavjud. Ushbu instrumentda Background Telemetry Channel sozlash texnologiyasi joriy qilingan bo‘lib, u dasturning bajarilish jarayonini kuzatish va muhit va dastur o‘rtasida ma’lumot almashlashni protsessorni to‘xtatmay amalga oshirish imkonini beradi. Sozlash muvaffaqiyatli yakunlanganda fayl yuklanadigan obrazga o‘zgarish va bu obrazni o‘z navbatida, platadagi xotira mikrosxemasiga emulyator (yoki EZ KIT/EZ BOARD platasi bilan ishlanganda sozlovchi agent) va Visual DSP++ ga integrallashtirilganda Flash Programmer ilovasi yordamida yozish mumkin.
EZ KIT markasining baholash platalari foydalanuvchini muayyan protsessor imkoniyatlari bilan boshlang‘ich tanishtirish uchun mo‘ljallangan. Bunday platalar bir tizim bo‘lib, uning platalar tarkibiga bevosita protsessorning o‘zi, tashqi xotira mikrosxemalari va protsessorning ichki periferiya modullari to‘plami va birinchi navbatda qaysi vazifalarni bajarishga yo‘naltirilganligiga bog‘liq ravishda o‘zgaruvchi tashqi interfeys mikrosxemalari kiradi. EZ KIT platasidagi protsessorga dasturni yuklash va uni sozlash Visual DSP++ muhitidan shaxsiy komp’yuterning standart portlarining biri orqali amalga oshiriladi. Shaxsiy komp’yuter va protsessor orasida aloqa uchun USB porti va Debid Agent texnologiyasidan foydalaniladi.
Debid Agent baholash platasida joylashgan alohida kontroller bo‘lib, shaxsiy komp’yuterdan keladigan buyruqlarni protsessorning sxema ichi sozlash interfeysi buyruqlariga o‘zgartirib beradi. Zamonaviy EZ KIT Lite baholash platalari kengayish platalarini qo‘shish uchun maxsus razyomlarga ega bo‘lib, bu raz’yomga protsessorning ko‘pchilik signallari olib chiqilgan. Bunday razyomning mavjudligi baholash platasiga eng turfa periferiya qurilmalarni qo‘shish va uning asosida tugallangan tizim prototipini yaratish imkonini beradi. Foydalanuvchilar o‘z xususiy kengayish platalarini ishlab chiqishlari yoki quyidagi vazifalarni bajarish uchun mo‘ljallangan tayyor platalarning biridan foydalanishlari mumkin
Ilovalarni yaratish loyihasida asosiy strukturaviy birlikdir, u dasturning dastlabki fayllari va muhit elementlarining sozlovchi to‘plami bo‘lib, ularni protsessor bajarishi kerak. Loyiha to‘g‘risidagi barcha ma’lumotlar Visual DSP++ ning kengaytmali faylida saqlanadi. Loyiha ko‘pincha muayyan apparat platforma uchun ishlab chiqiladi. Muhitning apparat platformaga kirishi sozlovchi vositalar (simulyator, emulyator yoki Debid Agent) orqali amalga oshiriladi. Ushbu vositalar Visual DSP++ terminologiyasida maqsadli obyektlar (Target) yoki sozlashning maqsadli obyektlari (Debid Target) deb ataladi.
Maqsadli obyektning tanlangan turiga qarab, quyidagilar platforma bo‘lishi
Xulosa:
Signallarni vaqt sohasi bo‘yicha ifodalashdan tashqari, chastota sohasida ham signallar akslantiriladi, ya’ni signalda mavjud bo‘lgan chastotalar (garmonikalar) to‘plami . Loyiha funksional sozlashdan muvaffaqiyatli o‘tsa, u Release konfiguratsiyasiga qayta yig‘ilish mumkin. Ushbu konfiguratsiya unumdorligi bo‘yicha optimallashtirilgan kodni sozlash imkoniyatisiz berish mumkin. Bajarilayotgan fayl yig‘ilishi natijasida qo‘lga kiritilgan ishlash qobiliyatini platforma tarkibida qayta tadqiq etish kerak. Chunki bajarilayotgan fayl formati protsessorga avtonom ishlovchi tizimdagi protsessorga bevosita yuklash uchun yaramaydi, u loader utilitasi tomondan yuklanayotgan obrazga (.ldr) o‘zgarishi kerak. Matematik jihatdan bu signalning garmonik tashkil etuvchilar yig‘indisidan tashkil topgan Fure qatorlari deb atalishini bilib oldik.
Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati
|
