DIGITÁLIS JELFELDOLGOZÓ PROCESSZOR (DSP)
Szerző: BICÓK Krisztián, V. évfolyam
Témavezető: Dr. GÚTH Imre docens
Intézmény: Újvidéki Műszaki Egyetem, Villamosmérnöki Kar, Elektronikai Tanszék,
Újvidék
Vajdasági Magyar Felsőoktatási Kollégium
A dolgozat célja bemutatni a digitális jelfeldolgozó processzort (DSP - Digital Signal Processor). A digitális jelfeldolgozó processzorok architektúrája, az utasításkészlet kialakításának filozófiája alapvetően eltér az általános célú mikroprocesszorokétól. A DSP processzorokat különböző DSP algoritmusok valósidejű (real-time) megvalósítására kívánjuk felhasználni, ezért a végrehajtandó utasítássorozatnak el kell férnie egy adott időrésben.
A digitális jelfeldolgozás a félvezetőipar legdinamikusabban fejlődő területe. A DSP processzorok ma már kulcsfontosságú komponensévé váltak a fogyasztói, a kommunikációs, az egészségügyi és az ipari termékeknek. Nap mint nap találkozhatunk velük a mobil- és drótnélküli telefonokban, kézi számítógépekben, digitális fényképezőgépekben és HD TV-kben.
A bevezető röviden ismerteti a digitális jelfeldolgozást, a hagyományos processzorok felépítését (Neumann-architektúrát) és a Harvard-architektúrát.
A Harvard-architektúra lehetővé teszi ugyan a sebességnövelést, de a DSP algoritmusok hatékony megvalósításához további eszközökre is szükség van. Ezek a:
ˇ Pipeline-elv (az utasítások átlapolt feldolgozása Harvard-architektúrában);
ˇ Gyors, speciális feladatú hardver szorzó-akkumulátor (MAC);
ˇ Speciális, DSP célú utasítások;
ˇ Zero-overhead looping (többletszámítás nélküli cikluskezelés);
ˇ A processzorral egybeintegrált gyors memória és/vagy gyorsítótár.
A dolgozat bemutatja ezeket az eszközöket. Végigkíséri a DSP processzorok fejlődését, az 1980-as évek kezdetétől egészen a mai napig. Kiemeli az architektúrák közti legfőbb különbségeket és összehasonlítja előnyeit és hátrányait. A kutatás során taglaltuk a processzorok felhasználási lehetőségeit hangeffektusok előállítására.
A kutatás során taglaltuk a processzorok felhasználési lehetőségeit hangeffektusok előállítsára.Kulcsszavak: DSP, Harvard-architekúra, processzor
DIGITAL SIGNAL PROCESSOR(DSP)
Author: Krisztián BICÓK, 5th year
Mentor: Dr. Imre GÚTH, university professor
Institution: University of Novi Sad, Faculty of Technical Sciences, Department
of Power, Electronic and Telecommunication Engineering, Course of Microcomputer
Electronics
The aim of this paper is to introduce the Digital Signal Processor (DSP). The architecture and the philosophy of creating instruction set of DSP processors are basically different from the general-purpose microprocessor. DSP processors are used to execute different DSP algorithms in real-time, so the given instructions have to be executed in a given time period.
In the semiconductor industry the digital signal processing develops most dynamically. DSP has become a key component in many consumers, communications, medical, and industrial products. We can find them in our everyday lives, in mobile and wireless telephones, in notebooks, in digital cameras and in HD TV-s.
The introduction sums up the digital signal processing, the architecture of general-purpose processors (Neumann-architecture) and the Harvard-architecture.
The Harvard-architecture allows you to increase speed, but further tools are needed for the efficient computation of DSP algorithms:
- Pipelining (a hardware technique for overlapping the execution of portions of several instructions)
- Fast, specialized multiply-accumulator unit (MAC)
- Specialized instruction sets
- Zero-overhead looping
- Instruction cache integrated with processor
This paper shows the above mentioned tools and trace the evaluation of DSP processors from the early 1980s to current state-of-the-art devices. It highlights some of the key differences among architectures, and compares their strengths and weaknesses.
Different possible applications of the DSPprocessors in development df sound effects have been explored during present investigation.
Keywords: DSP, Harvard-architecture, processor
DIGITALNI PROCESORI SIGNALA(DSP)
Autor: Kristijan BICOK, V godina
Mentor: Dr Imre GUT, docent
Institucija: Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Odsek: energetika,
elektronika i telekomunikacija, smer: Mikroračunarska elektronika
Cilj ovog rada je upoznavanje sa digitalnim procesorima signala (DSP-Digital Signal Processor). Arhitektura i filozofija izrade skupa instrukcija DSP procesora u osnovi se razlikuje od mikroprocesora opte namene. DSP procesori korićeni su za real-time izračunavanje DSP algoritma, tako da oni moraju izvriti date operacije u određenom vremenskom intervalu.
U industriji poluprovodnika digitalna obrada signala najdinamičnije napreduje. Danas su DSP procesori ključne komponente u potroačkim, komunikacionim, medicinskim i industrijskim proizvodima. U svakodnevnom ivotu moemo ih naći u mobilnim, beičnim telefonima, ručnim računarima, digitalnim fotoaparatima i HD televizijama.
Uvod ukratko prikazuje digitalnu obradu signala, arhitekturu procesora opte namene (Neumann-arhitektura) i Harvard-arhitekturu.
Harvard-arhitektura omogućava povećanje brzine, ali za efikasno izvravanje algoritma potrebna su jo dodatna sredstva kao to su:
- Protočnost-pipelining (tehnika koja dozvoljava da se dve ili vie instrukcija i operacija preklapaju u toku izvravanja)
- Brz, specijalizovani mnoač-akumulator (MAC)
- Specijalizovani skup instrukcija
- Zero-overhead looping (upravljanje petljama bez dodatnog računanja)
- Ke memorija za čuvanje instrukcija
Rad prikazuje ova sredstva. Prati razvoj DSP procesora od početka 1980-ih godina do danas. Ističe najznačajnije razlike između arhitekture procesora i upoređuje njihove prednosti i nedostatke.
Tokom istraivanja obrađene su mogućnosti primene procesora u izazivanju zvučnih efekata.Ključne reči: DSP, Harvard-arhitektura, procesor