11.4. Signal protsessorlar arxitekturasining rivojlanish istiqbollari
Signal protsessorlarda ma’lumotlarni qayta ishlov berish paralelligini oshirish
va protsessorlar, tashqi xotira va boshqa komponentlar o‘rtasidagi yuqori tezlikda
ulanishlardan foydalanish integral sxemalarni ishlab chiqaruvchilarga infrastruktura
uchun platalar va shlyuzlar tizimining yangi avlodini yaratish imkonini berdi. Bu
tizimlar xizmatlarni yetkazib beruvchilarga paralell ravishda Triple Play sevislarini
taqdim etish, shu bilan birga trafik va yuklama to‘rining o‘zgarishlariga tezda
moslashish imkonini beradi [7].
Loyixalashning bazi strategiyalariga krisstal qurilmada qo‘shimcha
qushprotsessorlarning birlashtirish va amallarning paralellaligini olishi yaqqol misol
bo‘ladi. Bunda integral sxemalar va platalarni ishlab chiqaruvchilar bir nechta
protsessorlarga ega platalar narxi optimal emasligini biladilar. Shuningdek bir
kristalda protsessorlarning bir nechta yadrolarini integratsiyalash amalda
qo‘llanilayapti. Bir nechta MSP to‘plamiga qaraganda narxlarni pasayishi bilan
bog‘lik yaqqol foydadan tashqari, ko‘p yadrli MSPlar ko‘prok afzalliklarni taqdim
etadi.
Xotiradan birga foydalanadigan bir nechta yadrolar past takt chastotasiga va
kamroq ta’minot kuchlanishiga ega bo‘lishi mumkin, bu esa kanalga kamroq quvvat
tug‘ri kelishiga olib keladi. Ko‘pyadrlilik shuningdek mobil aloqa va oxirgi
paytlarda paydo bo‘lgan WiMAX ilovalari infrastrukturasiga xos bo‘lgan
imkoniyatlarni yaratadi.
189
Xozirgi vaqtda signallarga raqamli ishov berish qurilmalarini 3 ta asosiy
sinfga ajratish mumkin:
− universal protsessorlar;
− signal protsessorlari (DSP);
− dasturlashtirilgan mantiqiy integral sxemalar (DMIS) asosida signallarga
raqamli ishlov berish qurilmalari.
Universal
protsessorlarning
kichik
modellari
bu
8-32
razryadli
mikrokontrollerlar. Universal protsessorlarning katta modellariga esa shaxsiy
kompyuterlar, ishchi stansiya, tarmoq serverlarining markaziy protsessorlari kiradi.
Bularga mashhur Pentium va Power PC oilasiga mansub protsessorlar kiradi.
Kichik modeldagi signal protsessorlari tuzilishining oddiyligi va SRIB
masalalarini yechishga mo‘ljallanganligi, tezkorlikni talab etmasligi, kam elektr
istemoli va arzonligi bilan ajralib turadi. Bu modellarning zimmasiga DSP
sotuvlarining asosiy hajmi yuklanadi. Kichik modellarga misol bu oldin eslatib
o‘tilgan, TMS320C54x signal protsessorlaridir. DSPning katta modellari uzun
buyruqli so‘zlardan foydalanish (VLIW) arxitekturasi va “bitta buyruq ko‘p
ma’lumotlar” (SIMD mashxur arxitekturasi) asosida amalga oshiriladi. Bunday
modellarga misol qilib, Analog Devises kompaniyasining Tiger SHARC
protsessorlari oilasini olish mumkin. Signal protsessorlarning katta modellari
tibbiyot apparaturalarida, uyali aloqalarning statsionar stansiyalarida, elektron
razvetka vositalarida, radio va gidrolokatsiya stansiyalarida, sun’iy yo‘ldoshli video
uzatuvchi qurilmalarda qo‘llaniladi.
Keyingi paytlarda DMIS ham alohida ham an’anaviy DSP protsessorlari bilan
birgalikda foydalangan holda konstruktiv texnologik yechimlarda keng
qo‘llanilmoqda. Signalga raqamli ishlov berish bu bitta amaliy masala emas, balki
signalga oldindan ishlov berish va uning yakuniy ishlov berishga bo‘linuvchi bir-
biri bilan bog‘liq masalalar majmuasidir. So‘z tizimi va qurilmalari berilgan
parametrlar aniqligi va tezligida barcha darajadagi ishlov berish masalalarini
yechishga yo‘naltirilgan bo‘lishi kerak. Bunda qurilmaning narxi, o‘lchami va
ekspluatatsion tasnifi ham kam rol o‘ynamaydi. Shuning uchun DSP DMIS
190
sxemalari bilan birgalikda talab etilgan texnik parametrlarni ta’minlashi mumkin.
Lekin albatta uning xususiyatlarini xisobga olish shart.
Yuqori aniqlik talab etilganida DMIS suriluvchi vergulli amallarni bajara
olmaydi. Ayni paytda radiolokatsiya vositalari, elektron razvetkalar, akkustik va
gioinformatsion tizimlar suriluvchi vergulli ko‘p sonli TFO‘ amallarini
o‘tkazilishini talab etadi. Bundan tashqari matritsaga murojaat etish, tenglamalar
sistemasini yechish kabi jarayonlarni DSP yordamida amalga oshirish ma’quldir.
Parallel ishlov berish imkoniyatlarini nazarda tutuvchi vektorlar va
matritsalarni ko‘paytirish amali, yig‘ib qo‘yish (svertka) va korrelyatsiya kabi
operatsiyalarda DMIS qo‘llanilishi parallel ishlovchi bir necha chiplar hisobiga bir
vaqtda bir necha amallarni bajarish imkonini beradi.
Shunday qilib DSP suriluvchi vergulli murakkab algoritmlar bilan ishlashga
ko‘proq mos keladi, DMIS esa qo‘zg‘almas vergul bilan ishlovchi va yuqori
darajadagi paralellizmni talab etuvchi tizimlarda qo‘llash maqsadga muvofiqdir.
Tezlik va aniqlik yuqori darajada talab etilganda bitta umumiy plataga
joylashtirilgan DSP va DMIS birgalikda ishlashiga asoslangan qo‘shma
qurilmalardan
foydalanish
mumkin.
Bunda
kiritish-chiqarish
interfeysi,
protsessorlarning o‘zaro bog‘liqligi, xotira konfiguratsiyasi, hisoblashlarni
boshqarish masalalari hal qilingan bo‘lishi kerak. Bunday kombinatsion raqamli
ishlov berish qurilmalari uchun dasturiy ta’minot yaratishda sezilarli
qiyinchiliklarga duch kelinishi mumkin.
1970 yillardan kompyuter revolyutsiyasi vaqtidan beri ma’lumotlarni qabul
qilish, ularga ishlov berish va ularni uzatish tizimlarini rivojlantirishda bo‘lgusi
o‘zgarishlarni aniqlab bergan bir nechta tendensiyalar yuzaga keldi. Bu
tendensiyalar signal protsessorlar arxitekturasi – telekommunikatsiya tizimlari va
real vaqt tizimlari muxim komponentlari rivojlanishiga xam katta ta’sir kursatadi.
Ushbu tendensiyalar orasida:
− ovoz trafigidan faqat ovoz trafigi va ma’lumotlar trafigi majmuiga o‘tish;
Bu tendensiya 10 yillar oldin paydo bo‘ldi va xozirgi vaqtda to‘liq amalga
oshirilmoqda.
191
− multimedia trafigini, xususan multimedia oqimini mavjud ovoz va
ma’lumotlar trafigiga qo‘shish. Bu tendensiya telekommunikatsiya xizmatini
yetkazib beruvchilarining ovoz va video va ma’lumotlarni uzatishni ta’minlovchi
Triple Play servislarga o‘tishi bilan tasdiqlanadi;
− statsionar servislardan uydagi servislarga, undan so‘ng mobil xizmatlarga
o‘tish. Simli infrastrukturada ko‘p o‘rin tutgan ovoz\ma’lumotlar\multimedia
kompleks evolyutsiyasi xozirgi vaqtda simsiz tizimlarda xam amalga oshirilayapti.
Birinchi uch tendensiya yana bir tendensiyani: kommutatsiyalanadigan kanallar
bo‘ylab ma’lumotlarni uzatishdan paketli uzatishga o‘tish xususan IP protokol
asosidagi trafikka o‘tish tendensiyasini keltirib chiqardi. Ovozli aloqa davrida
telekommunikatsion signallariga ishlov berish odatda aks sadoni bostirish,
ma’lumotlarni uzatish modemlari uchun liniyalarni tayyorlash, shuningdek,
kommutatsiyalanadigan aloqa liniyalari bo‘yicha uzatiladigan ma’lumotlarni
modulyatsiyasi va demodulyatsiyasi uchun signalga ishlov berish bilan cheklangan.
Xozirgi vaqtda raqamli kodlash va koddan chiqarish, shuningdek video, audio,
axborot ma’lumotlari oqimlarini siqish va yoyish, uchun signallarga ishlov
berishning o‘nlab algoritmlari qo‘llanadi. Kompyuter tizimlari nafaqat ma’lumotlar
hajmini o‘sishi bilangina emas, balki singnallarga iishlov berish hajmini usish
amallarini amalga oshiradi. Trafik xajmini ortishini ta’minlash uchun sezilarli
darajada unumdorlikni oshirish zarur. Ushbu masalani yechimlaridan biri raqamli
signal protsessor takt chastotasini orttirishdir. Bunday yechim bir qator sabablarga
ko‘ra yetarli emas. Birinchidan integral sxema ishlashi mumkin bo‘lgan chegaraviy
takt chastota mavjud. Ikkinchidan ishlov beriladigan va uzatiladigan axborot xajmi
eksponensional ravishda usib borayotganligini hisobga olgan xolda, unumdorlikka
bo‘lgan talab takt chastotasi juda yuqori bo‘lganda xam mavjud imkoniyatlardan
ortib ketadi.
Boshqa prinsipial muammo shundan iboratki takt chastotasi juda yuqori
bo‘lganda kuchli issiqlik ajralishi takt chastotasining amalda yanada ortishi imkonini
bermaydi. Signal protsessorlar arxitekturasi rivojlanishining ikkita aktual
192
yunalishini ko‘rib chiqamiz: telekommunikatsiya tizimlari va video ishlov berish
tizimlari.
|
