ЖУРНАЛ СТА №1/1998

Развитие новых компьютерных тех- нологий стало толчком к внедрению сложных вычислительных систем в различные области человеческой дея- тельности. Одним из важнейших на- правлений применения вычислитель- ной техники являются системы для генерации и обработки непрерывных потоков информации в биомедици- не, биохимии, физике, телекоммуни- кациях, геологии, физиологии, и т. д. Существовавший подход к исполь- зованию и проектированию вычисли- тельных систем на базе компьютеров общего назначения требует дополни- тельных устройств (плат, модулей) для реализации сложных процессов об- работки информации как в реальном масштабе времени, так и после записи информации в память компьютера. Значительный класс таких вычисли- тельных устройств представлен пла- тами и блоками с DSP (Digital Signal Processor — цифровой сигнальный процессор), которые, обладая мощной вычислительной структурой, позволя- ют реализовать сложные алгоритмы обработки информационных пото- ков. Наибольшее распространение по- лучили DSP фирм Texas Instruments, Analog Devices, Motorola, NEC, AT&T. Сравнительно невысокая цена, а также развитые средства разработки программного обеспечения позволя- ют легко внедрять подобные системы в различные области информацион- ного обеспечения от обработки сигна- лов сейсмодатчиков до глобальных систем контроля предприятия и от- расли в целом. Многие фирмы США и Европы предлагают свои DSP-систе- мы, в которых используется от 1 до 8 DSP и от 128 кбайт до 256 Мбайт па- мяти для данных и программ. Связь с компьютером осуществляется через интерфейсы ISA, PCI, SCSI и др. Почему все же DSP? DSP — это специально разработан- ная микросхема, предназначенная для обработки аналоговых сигналов, представленных в цифровом виде. Развитие прикладных математичес- ких методов, которые позволяют из- влекать различного рода информацию из окружающего нас мира сигналов, потребовало создания специального устройства, которое обладало бы гиб- кой архитектурой и широким спект- ром команд, ориентированных на векторные и циклические операции, — таким устройством и стал DSP — циф- ровой сигнальный процессор. Хотя, с одной стороны, системы команд обычных процессоров пополняются новыми командами, оптимизирован- ными для обработки сигналов (ММХ, ММХ2), а с другой стороны, получают распространение программируемые интегральные схе- мы, где типовые блоки обработки сигналов могут быть реализованы в виде стандарт- ных библиотеч- ных модулей, су- ществует множе- ство областей при- менения, где по техническим при- чинам или эконо- мическим соображениям применение процессоров DSP является оптимальным решением. Кроме этого, процессоры об- щего применения не позволяют аппа- ратно поддерживать аналого-цифро- вые и цифро-аналоговые преобразо- ватели без дополнительных аппарат- ных схем и требуют затрат процессор- ноговременидлявводаивыводаданных. Все DSP состоят из следующих основ- ных модулей (рис. 1): собственно циф- рового сигнального процессора для обеспечения математических опера- ций, памяти для хранения данных и программ и, по возможности, устройства для преобразования аналоговых сигна- ловизвнешнегомиравцифровуюформу. Как известно (рис. 2), существуют две основные архитектуры построения вы- числительных систем — Фон Неймана (Von Neumann) и Гарвардская (Harvard). Архитектура Фон Неймана применяется уже более 40 лет и предусматривает раз- мещение и программ, и данных в одной и той же области памяти. Поэтому толь- ко пространство данных или прост- ранство программ может быть доступ- но в одном цикле обращения к памяти. 18 1/98 АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ОБЗОР DSP-системы для IBM PC Андрей Гвоздак DSP Память A/D D/A CODEC Аналоговые сигналы Рис. 1. Общая структура DSP-системы