Разработка устройства обработки информации на базе ЦСП
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?троллер, буфер обмена данными и цифровой сигнальный процессор, все вместе назовем устройством обработки информации, в дальнейшем будем рассматривать только это устройство.
.2 Выбор Цифрового Сигнального Процессора и структурной схемы устройства обработки информации
При построении систем цифровой обработки сигналов встает задача нахождения приемлемого компромисса между противоречивыми требованиями, предъявляемыми к ядру создаваемой системы - цифровому сигнальному процессору (ЦСП).
Безусловно, используемый ЦСП должен иметь максимально высокое быстродействие. При этом желательно интегрировать на кристалле память максимальной емкости и как можно больше периферийных устройств. Площадь кристалла должна быть, конечно же, минимальной потребляемая мощность - ничтожной, ну а стоимость - не больше нескольких долларов (лучше рублей). При очевидной невозможности одновременного выполнения всех перечисленных условий задача выбора ЦСП, оптимально подходящего для конкретного приложения, и составляет предмет исследований разработчика цифровых систем.[5]
Рассматриваемые исследования имеет смысл производить в базисе следующих переменных
- производительность MFLOPS(миллион операций с плавающей точкой в секунду)
- энергопотребление (Вт/MFLOPS)
- удельная стоимость как количество операций с плавающей точкой реализуемых на 1$ стоимости кристалла.
В настоящее время рынок ЦСП представлен рядом крупных компаний, таких как Motorola, Analog Device, Texas Instrument.
- Рассмотрим ЦСП представленный фирмой Motorola.
производительность (в дальнейшем будем рассматривать среднюю производительность процессоров) процессора (96002) составляет 60MFLOPS при тактовой частоте 40MГц.
энергопотребление процессора составляет два Ватта, отсюда следует, что на 1 МFLOPS будет затрачено 0,033Вт.
удельная стоимость, будет порядка 0,6MFLOPS за 1$.
- Рассмотрим ЦСП представленный фирмой Analog Device
производительность процессора (21060LCW - 160) составляет 120MFLOPS при тактовой частоте 40MГц.
энергопотребление процессора составляет два Ватта отсюда следует, что на 1 МFLOPS будет затрачено 0,016Вт.
удельная стоимость, будет порядка 0,16MFLOPS за 1$.
- Рассмотрим ЦСП представленный фирмой Texas Instrument
производительность процессора (TMS320C6701) составляет 480MFLOPS при тактовой частоте 120MГц.
энергопотребление процессора составляет два Ватта отсюда следует, что на 1 МFLOPS будет затрачено 0,0042Вт.
удельная стоимость, будет порядка 3,6MFLOPS за 1$.
Исходя из задания необходимо, разработать устройство обработки информации производительностью 1,5GFLOPS.
Рассмотрим реализацию устройства обработки информации на базе вышеизложенных процессоров.
Если данное устройство разрабатывать на базе процессоров Motorola (96002), то понадобится 25 процессоров такого типа, их стоимость будет равной 2475$, потребляемая мощность будет порядка 50Вт, что не является приемлемым для данного устройства.
Разработка устройства обработки информации на базе процессоров фирмы Analog Device. Для разработки устройства понадобится порядка 12 таких процессоров, их стоимость будет равной 9180$, потребляемая мощность составит 24 Вт.
Реализация устройства обработки информации на базе процессора фирмы Texas Instrument (TMS320C6701). Для разработки устройства понадобится порядка 4 процессоров, их стоимость составит 532$, потребляемая мощность составит 8Вт.
Из вышеизложенного следует, что целесообразней всего устройство обработки информации разработать на базе процессора TMS320C6701.
Исходя из заданной производительности устройства (1,5GFLOPS), и производительности отдельного процессора - TMS320C6701, определяем требуемое число процессоров, потребуется 4 процессора TMS320C6701.
Определяем количество модулей обработки сигналов (МОС). Исходя из размеров платы 3U (100x160) и размеров радиоэлементов получим, что на одной плате, возможно, разместить два ЦСП, контроллер ввода информации, контроллер обмена информации, так как используются два ЦСП, то необходимо пять микросхем двух портовой памяти. Два ОЗУ для хранения входного массива данных, два ОЗУ для вывода информации на системный магистральный интерфейс через контроллер обмена, одна микросхема ОЗУ для оперативного обмена данными между сигнальными процессами без пересылки. Исходя, из вышеизложенного можно сказать, что устройство обработки формации будет содержать два идентичных модуля обработки сигналов по структуре.
Рассмотрим структуру одного модуля обработки сигналов.
Структура МОС приведена на рисунке 2.3
Рассмотрим функции, которые выполняют элементы этой структурной схемы.
- Контроллер ввода предназначен для накопления массива отсчетов, передачи и распределения массивов между сигнальными процессорами, выработка сигнала готовности буфера передачи данных.
- ОЗУ входных данных 1, 2 для временного хранения входного массива данных.
- ЦСП1 предназначен для обработки входных массивов данных по определенному алгоритму, также он является ведущим т. е. этот процессор программирует контроллер ввода (задает режим работы), и в конечном счете он формирует флаг готовности данных для универсального процессора.
- ЦСП2 является ведомым и предназначен для обработки входных массивов данных по определенному алгоритму.