|
O‘zbekiston respublikasi raqamli texnologiyalarivazirligi muhammad al-xorazmiy
|
| Sana | 26.05.2024 | | Hajmi | 0,57 Mb. | | #254462 |
Bog'liq DSPga asoslangan
O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALARIVAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
415-20-guruh talabasi
Bajardi: G‘afurov Zoxid
Tekshirdi: Xasanov Umidjon
DSP ga asoslangan o‘rnatilgan tizimlar
Reja:
Raqamli signal protsessori
Xotira arxitekturasi
DSP ning keng imkoniyatlari
DSP ning maqsadi odatda doimiy haqiqiy analog signallarni o'lchash, filtrlash yoki siqishdir . Aksariyat umumiy maqsadli mikroprotsessorlar raqamli signallarni qayta ishlash algoritmlarini ham muvaffaqiyatli bajarishi mumkin, lekin real vaqt rejimida bunday qayta ishlashni doimiy ravishda bajara olmasligi mumkin. Bundan tashqari, maxsus DSPlar odatda yaxshi quvvat samaradorligiga ega, shuning uchun ular quvvat sarfi cheklovlari tufayli mobil telefonlar kabi portativ qurilmalarda ko'proq mos keladi. DSP ko'pincha bir vaqtning o'zida bir nechta ma'lumotlarni yoki ko'rsatmalarni olishga qodir bo'lgan maxsus xotira arxitekturasidan foydalanadi. Raqamli signal protsessorining (DSP) arxitekturasi bunday algoritmlarni boshqarish uchun optimallashtirilgan. Yaxshi signalni qayta ishlash dvigatelining xususiyatlariga quyidagilar kiradi tez, moslashuvchan arifmetik hisoblash birliklari (masalan, ko'paytirgichlar, akkumulyatorlar, barrel o'zgartirgichlar); hisoblash birliklariga cheklanmagan ma'lumotlar oqimi; hisoblash birliklarida kengaytirilgan aniqlik va dinamik diapazon (to'lib ketishining oldini olish va yaxlitlash xatolarini minimallashtirish uchun) dual-manzil generatorlari (ikkalali operatsiyaga ikkala kirishni bir vaqtda qayta ishlash uchun); samarali dastur ketma-ketligi (shu jumladan, tsikllar va uzilishlar bilan samarali kurashish qobiliyati); va dasturlash qulayligi.Raqamli signal protsessori ( DSP ) ixtisoslashtirilgan mikroprotsessor chipi bo'lib, uning arxitekturasi raqamli signallarni qayta ishlashning operatsion ehtiyojlari uchun optimallashtirilgan . DSP-lar MOS integral mikrosxemalar chiplarida ishlab chiqariladi . Ular audio signallarni qayta ishlash , telekommunikatsiya , raqamli tasvirni qayta ishlash, radar, sonar va nutqni aniqlash tizimlarida, shuningdek , mobil telefonlar , disk drayvlar va boshqalar kabi umumiy iste'molchi elektron qurilmalarida keng qo'llaniladi.yuqori aniqlikdagi televizor (HDTV) mahsulotlari.
1-rasm. L7A1045 DSP chipi
DSP ning maqsadi odatda doimiy haqiqiy analog signallarni o'lchash, filtrlash yoki siqishdir . Aksariyat umumiy maqsadli mikroprotsessorlar raqamli signallarni qayta ishlash algoritmlarini ham muvaffaqiyatli bajarishi mumkin, lekin real vaqt rejimida bunday qayta ishlashni doimiy ravishda bajara olmasligi mumkin. Bundan tashqari, maxsus DSPlar odatda yaxshi quvvat samaradorligiga ega, shuning uchun ular quvvat sarfi cheklovlari tufayli mobil telefonlar kabi portativ qurilmalarda ko'proq mos keladi . DSP ko'pincha bir vaqtning o'zida bir nechta ma'lumotlarni yoki ko'rsatmalarni olishga qodir bo'lgan maxsus xotira arxitekturasidan foydalanadi.
2-rasm. Motorola 56001 raqamli signal protsessor
DSP qisqargan ko'rsatmalar to'plami kompyuter (RISC) bilan umumiy xususiyatlarning ba'zilariga ega. Bundan tashqari, ikkalasi ham ma'lum asosiy ko'rsatmalar atrofida qurilgan bo'lib, ular juda yuqori ko'rsatmalar tezligida ishlashga imkon beradi; va ikkalasi ham ichki mikrokoddan voz kechadi. Biroq, ular tubdan farq qiladigan "hayvonlar". RISC va DSP o'rtasidagi farqlar protsessorlarda eng aniq namoyon bo'ladi.
hisoblash birliklari
ma'lumotlar manzillari generatorlari
xotira arxitekturalari
uzilish qobiliyatlari
aylanish apparati
shartli ko'rsatmalar
interfeys xususiyatlari
DSP'lar ikkita asosiy sinfga tegishli: sobit nuqta , 16 bitli butun ma'lumotlar turlariga asoslangan (odatda) 16-bitli arxitektura va suzuvchi nuqta , odatda 32-bitli arxitekturaga ega, ham mantis, ham eksponentga ega ma'lumotlar turiga asoslangan. Xotira arxitekturasi DSP odatda umumiy maqsadli hisoblash tizimlaridan farq qiladigan tizim xotirasi arxitekturasini qo'llab-quvvatlaydi. DSPlar Garvard arxitekturasidan foydalanadilar, bu ikki xil tashqi xotiradan olingan ikkita so'z ma'lumotlariga doimiy bir davrli kirish imkonini beradi. Analog qurilmalar SHARC DSP-lar, masalan, 2 yoki 4 Mbit ikkita portli SRAM o'rnatilgan chipga ega. Ushbu xotira to'g'ridan-to'g'ri yo'naltirilgan - RISC protsessorlarida bo'lgani kabi kesh emas. Protsessor uchun bu chipdagi xotira tizimning boshqa joyidagi xotiraning yuqori tezlikdagi nusxasi emas, balki noyob xotira qismiga o'xshaydi. Buning sababi shundaki, DSPlar odatda o'rnatilgan protsessorlardir. Ularning chipdagi xotirasi ko'pincha topshiriq uchun zarur bo'lgan to'liq, takrorlanuvchi DSP dasturini o'z ichiga olishi uchun etarli. Har bir xotira bloki yadroli protsessor va kiritish-chiqarish protsessori yoki DMA kontrolleri tomonidan bir davrli, mustaqil kirishlar uchun ikki portli (2-rasm). Ikki portli xotira va alohida chipli avtobuslar yadrodan ikkita va I/U dan bitta ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi,
Uzilish imkoniyatlari DSP real vaqt rejimida ishlash uchun mo'ljallanganligi sababli, DSP uchun samarali, murakkab va bashorat qilinadigan uzilishlarni boshqarish juda muhimdir. RISC protsessorlari o'zlarining yuqori quvurli arxitekturalari bilan sekin uzilishlarga javob berish vaqtlariga va cheklangan uzilish imkoniyatlariga ega. Kontekst kalitlari juda tez bo'lishi kerak. Yangi ADSP-21csp01 va Analog Devices’ning ADSP-2106x suzuvchi nuqtali oilasi kabi ilg‘or DSP’lar muqobil registrlarning to‘liq to‘plamini qo‘llab-quvvatlaydi , bu uzilishlarni boshqarishni qo‘llab-quvvatlash uchun kontekstni bir davrli almashtirish imkonini beradi. (Ro'yxatga olish fayli oynasi farq qiladi, chunki uning maqsadi butun kontekstni saqlash emas, balki parametrlarni uzatishni tezlashtirishdir.) DSP ichki uzilishlarga qo'shimcha ravishda kamida to'rtta mustaqil tashqi uzilishlarni qo'llab-quvvatlaydi. Uzilishning kechikishi faqat bir necha tsiklgacha saqlanadi va oldindan aytib bo'lishi kerak. Uzilishlar barqaror va ustuvor bo'lishi kerak. Bundan tashqari, real vaqtda muayyan uzilishlarni yoqish va o'chirish oson bo'lishi kerak.
Uskuna aylanish samarali aylanishraqamli signalni qayta ishlash uchun juda muhim, chunki signalni qayta ishlash algoritmlari takrorlanadi. Yaxshi DSP maxsus ichki jihozlar bilan nol bo'lgan yuqori tsikllarni qo'llab-quvvatlaydi. Ya'ni, chip boshqa barcha operatsiyalar bilan parallel ravishda tsiklning shartlari va tugashlarini kuzatib boradi - dastur hisoblagichini yoki tarmoqni tsiklning yuqori qismiga sikl vaqti jazosisiz oshirish kerakmi. Boshqa tomondan, RISC protsessori har bir tsiklning oxirida sinov va filialni bajarishi kerak, bu har bir tsikl va har bir o'tish uchun kamida qo'shimcha tsiklga to'g'ri keladi. Signalni qayta ishlash algoritmlarida ichki o'rnatilgan halqalar ham juda keng tarqalgan; DSP loop apparati kamida to'rt darajali chuqurlikdagi chuqurlikni qo'llab-quvvatlashi kerak. RISC protsessorlari signalni qayta ishlashning ushbu asosiy ehtiyojlarini qo'llab-quvvatlash uchun hali rivojlanmagan.
Shartli bajarishlari ma'lumotlarga bog'liq bajarish signalni qayta ishlash uchun muhimdir. Shu sababli, ADSP-2100 oilasi va ADSP-2106x SHARC suzuvchi nuqta oilasi kabi ilg'or DSP'lar o'zlarining asosiy ko'rsatmalarining ko'pchiligining shartli bajarilishini qo'llab-quvvatlaydi : bitta ko'rsatmada protsessor shart kodini sinab ko'radi va agar rost bo'lsa, xuddi shu siklda operatsiyani bajaradi. Bu intensiv hisoblash algoritmlari uchun juda katta farq qilish i mumkin. Intel bu muammoni i860 bilan aniqladi va yuqori samarali Z-buferlash uchun zarur bo'lgan shartli saqlash operatsiyalarini boshqarish uchun grafik blokni qo'shdi.
DSPda muhandislar odatda raqamli signallarni quyidagi domenlardan birida o'rganadilar: vaqt maydoni (bir o'lchovli signallar), fazoviy domen (ko'p o'lchovli signallar), chastota va to'lqinli domenlar. Qaysi domen signalning asosiy xususiyatlarini va unga qo'llaniladigan ishlov berishni yaxshiroq aks ettirishi to'g'risida ma'lumotli taxmin qilish (yoki turli xil imkoniyatlarni sinab ko'rish) orqali signalni qayta ishlash sohasini tanlaydilar. O'lchov moslamasidan namunalar
ketma -ketligi vaqtinchalik yoki fazoviy domen tasvirini yaratadi, diskret Furye konvertatsiyasi esa chastota sohasi tasvirini ishlab chiqaradi.
Interfeyslari DSPlar analog-raqamli konvertorlardan keladigan haqiqiy dunyo signallarida ishlaydi va ular natijalarini D/A konvertorlariga yuboradi. Shu sababli, DSP-lar ko'pincha ushbu qurilmalarga arzon interfeys uchun ketma-ket portlarni o'z ichiga oladi. Murakkab DSP'lar operatsiyani samarali qilish uchun apparat qo'shadi, masalan, ikki marta buferlash va avtomatik buferlash. Ushbu kirish/chiqish signallari chiziqli bo'lmagan kodeklardan kelib chiqishi va ularga o'tishi mumkinligi sababli, ilg'or DSP nol-qo'shimcha A-qonun va µ-qonunni kompensatsiyalash uchun maxsus uskunaga ega bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, ketma-ket portlar T1 va CEPT ma'lumotlar uzatish liniyalari bilan interfeysni soddalashtirish uchun xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin.
Boshqa tomondan, suzuvchi nuqtali DSPlar yuqori darajadagi tilda samaraliroq dasturlashtirilgan. Suzuvchi nuqtali hisoblar C da mavjud bo'lmagan kasrli ma'lumotlar turlaridan qochadi. Bundan tashqari, arxitektura qarorlari kompilyator samaradorligiga ta'sir qilishi mumkin. Masalan, ADSP-2106x SHARC oilasining katta, birlashtirilgan manzil maydoni kompilyator uchun xotirani ajratishni osonlashtiradi. Bundan tashqari, ularning katta, moslashuvchan registr fayli samaradorlikni oshiradi. Bizning mahsulot strategiyamizning markazida bizning sobit va suzuvchi nuqtali DSP-larni yuqori darajadagi tilda samarali dasturlash imkonini beruvchi vositalar va DSP yadrolari mavjud. Bu bir vaqtning o'zida signal protsessorlarining yangi oilasi bo'lgan ADSP-21csp ning harakatlantiruvchi kuchidir. Shunga qaramay, yuqori darajadagi tillardan foydalansa ham, DSP dasturchisi vaqt talab qiladigan tartiblarning ishlashini yaxshilash uchun til darajasiga (minimal og'riq bilan) tushishi kerak. Borgan sari, DSP dizaynlari ushbu ketma-ketlikda dasturlashtiriladi: birinchi navbatda, dasturiy ta'minot prototipi yuqori darajadagi tilda yoziladi va tuzatiladi. Ushbu prototip ko'pincha etarli ishlashga olib keladi. Umuman olganda, unumdorlikni oshirish talab qilinadi, shuning uchun yuqori darajadagi kod eng ko'p bajarish vaqtini talab qiladigan bo'limlarni topish uchun simulyatsiyalarda gistogramma qilinadi. Keyinchalik muhim bo'limlar montaj tilida qo'lda kodlanadi. Gistogramma va qo'lda kodlash jarayoni ishlash maqsadlariga erishilgunga qadar takrorlanadi.
DSP va RISC o'rtasidagi farqlar juda ko'p bo'lsa-da, ikkita arxitektura dasturlash sohasida birlashishga moyil bo'lib, bozorga chiqish vaqti va DSP ning ilovalardagi o'zgaruvchan roli bilan boshqariladi. Tez ishlaydigan C dasturlarini ishlab chiqishda malakali dasturchilar mahsulotni tezroq bozorga chiqarish uchun ulardan foydalanadilar. Shu bilan birga, DSP'lar foydalanuvchi interfeysi yoki tizim boshqaruvi kabi tizimni boshqarishning ko'proq funktsiyalarini o'z zimmalariga oladilar va ilgari ushbu boshqaruv vazifalari tayinlangan µC va RISC protsessorlari bilan raqobat qilish uchun yuqori darajadagi til samaradorligini taklif qilishlari kerak.
DSP ning keng imkoniyatlari DSP ning muhim ilovalaridan biri telekommunikatsiya sohasida. DSP aloqa tizimlarida signallarni ajratib olish, qayta ishlash va uzatish uchun ishlatiladi. Zamonaviy aloqa tizimlarida DSP signallardan shovqin va buzilishlarni filtrlash uchun ishlatiladi va shu bilan aloqa sifatini oshiradi. Moslashuvchan aks sadoni bekor qilish va tenglashtirish kabi DSP algoritmlari shovqinni olib tashlash va signal ravshanligini yaxshilash uchun zamonaviy aloqa tizimlarida keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, DSP tasvir va videoni siqishda qo'llaniladi, bu multimedia ma'lumotlarini aloqa kanallari orqali samarali uzatishni ta'minlaydi. DSP ning yana bir muhim ilovasi audioni qayta ishlashda. DSP tovushni qayta ishlash uchun kuchli vosita bo'lib, tovush balandligi, ovoz balandligi va ohang kabi audio xususiyatlarini samarali ajratib olishga imkon beradi. Ovozni qayta ishlashda DSP fon shovqinini olib tashlash, ovoz effektlarini yaratish va ovozni yaxshilash algoritmlarini amalga oshirish kabi tovushni manipulyatsiya qilish va yaxshilash uchun ishlatiladi. DSP musiqa ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi, u erda tovush sintezi, ovozni tahrirlash va aralashtirishda qo'llaniladi. DSP ham radarni qayta ishlashda muhim qo'llanilishiga ega. Radar tizimlarida DSP nishondan olingan signallarni qayta ishlash uchun ishlatiladi. DSP qabul qilingan signaldan maqsad masofa, tezlik va burchak kabi ma'lumotlarni olish imkoniyatini beradi. Bundan tashqari, DSP radar tizimlariga hatto og'ir ekologik sharoitlarda ham bir nechta nishonlarni aniq aniqlash va kuzatish imkonini beradi.Va nihoyat, DSP biotibbiyot muhandisligida juda muhim bo'lib, u EEG, EKG va EMG kabi biosignallarni olish, qayta ishlash va tahlil qilish qobiliyatini ta'minlaydi. Tibbiy diagnostika va davolashda hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan ushbu signallardan hayotiy xususiyatlarni olish uchun DSP algoritmlari qo'llaniladi. DSP shuningdek, yurak stimulyatori va implantatsiya qilinadigan yurak defibrilatorlari kabi tibbiy asboblarning ishlashini kuzatish uchun ham ishlatiladi.
Smart Home: DSPga asoslangan tizimlar, Smart Home ("Aqlli uy") imkoniyatlarini yaxshilayadi. U tashqi va ichki sensorlar yordamida uyning barcha qurilmalarini birlashtiradi va ularga alohida boshqarish imkonini beradi. Misol uchun, DSPga asoslangan tizimlar, yorug'lik sensorlari va harorat regulatorlari yordamida uyning yorug'lik darajasini avtomatik ravishda boshqaradi. Internet of Things DSPga asoslangan tizimlar bilan yaxshiroq integratsiya qilinadi. U tizimlar, sensorlaridan keladigan ma'lumotlarni o'qish va uni ushlab qolish uchun yuqori darajada optimallashtirilgan protsessorni ta'minlaydi. Bu imkoniyat, davlat va kompaniya sifatida yangi sohasida ma'lumotlarni to'plash va tahlil qilish imkonini beradi.
Trafik boshqaruv tizimlari: DSPga asoslangan tizimlar, trafik boshqaruv tizimlarida yangi imkoniyatlarni keltirish uchun foydalaniladi. Ushbu tizimlar, kameralar va sensorlardan ma'lumotlarni o'qish vaqtida darhol tahlil qilishga qodir bo'lib, trafikning holatini boshqarish va trafik sirtqi tomosha qilish uchun optimallashtirilgan algoritmlarni qo'llaydi.
Robotika: DSPga asoslangan tizimlar, robotikasining rivojlanishiga ham yordam beradi. Ushbu tizimlar, robotik qurilmalar uchun yuqori tezlikda ishlov beradigan sensorlarga muvofiq ma'lumotlar ishlashga mo'ljallangan. Bu, robotlar uchun mo'ljallangan vazifalarni yaxshi bajarish va o'z-o'zini optimallashtirishga imkon yaratadi.
Muzlatgichlar: DSPga asoslangan tizimlar, muzlatgichlar uchun yangi imkoniyatlarni keltiradi. Ular, muzlatgichning haroratini va moddalarini avtomatik ravishda boshqarishga imkon beradi. DSPga asoslangan tizimlar, barmoqlar yoki ikki bo'linmali sensorlar yordamida muzlatgichdagi haroratni to'g'ridan-to'g'ri o'zgartirishi mumkin.
Xulosa:
Xulosa qilib aytganda, DSP turli sohalarda, jumladan, telekommunikatsiya, audio ishlov berish, radarni qayta ishlash va biotibbiyot muhandisligida keng imkoniyatlarni taklif etadi. O'zining ilg'or algoritmlari orqali DSP turli ilovalarda muhim ahamiyatga ega bo'lgan signallarni samarali qayta ishlash, filtrlash va tahlil qilish imkoniyatlarini ta'minlaydi. Kelajakda biz DSP turli sohalarda inqilobni davom ettirishini va kundalik hayotga tobora ko'proq integratsiyalashuvini kutishimiz mumkin. DSPga asoslangan tizimlar, yuqori tezlik, energiya sarflanishi optimallashtirish, birlashtirish va integratsiya, tahlil va ma'lumotlar ishlovchisi va avtomatik boshqaruv imkoniyatlarini taqdim etadi. Ular, bir qator sohalar uchun samaradorlikni oshirish va ishni tezlik bilan bajarishga imkon beradi.
|
| |
