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
155
ishlashidir. Raqamli protsessorlar qayta ishlash va boshqarish masalalarni yechishda
qo‘llanilgani sababli ular “hisoblovchi” emas balki “protsessorlar” deb ataladi [22].
Raqamli protsessorlarga (RP) qo‘yiladigan texnologik talablar qo‘llaniladigan
sohaga qarab belgilanadi. Shuning uchun real vaqt tizimida ishlaydigan RPlarga 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 Sistologik arxitekturadagi 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
156
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.
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
Radiotrakt
Kiritish/chiqarish
kanalining
ARU ва RAU
Muloqot kodeki
ADSP218x
DSP xotirasi
ХТТМ kanali
OXQ (1M/bit) Kontroller
Portlar
Displey
SIM
Klavishalar
Mikrofon
Dinamik
157
ma’lumot kiritishda terminalni boshqarish va ma’lumot uzatish protokolni vujudga
keltiruvchi paketlar kontrolleri, xotiraga to‘g‘ridan to‘g‘ri murojaat kanaliga ega. Bu
mikrosxemaga displey, klaviatura va SIM - karta ulanadi. Ikkinchi mikrosxema ovoz
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.
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.
24 bit
16 bit
DSP xotirasi
dasturlar
ma’lumotlar
Arifmetik qurilma
AMQ
Ko’paytirib
qo’shuvchi
Surish
sxemasi
158
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.
|
