Сексенінші жылдардың ортасында инженер-электрониктер арасында танымал болған кеңестік электрониканың батыстық электрониканың қаншалықты артта қалғаны туралы әңгімелер қазірдің өзінде ұмытылған. Содан кейін электрониканың даму дәрежесі дербес компьютерлерге арналған процессорлардың дамуымен бағаланды. «Темір шымылдық» сол кездегі жұмысты атқарып жатқан еді, біз кеңестік электрониканың батыстықтардан бір-екі жыл емес, біржола қалып қойғанын елестете де алмадық.
Электроника бойынша әлемдегі ең ірі кәсіби семинарларға қатысуға рұқсат етілмеген және КГБ ашқан құпияларды білмейтін қарапайым кеңес инженерлері электрониканың дамуын «Время» бағдарламасы мен Голливуд фильмдерінен он жыл бұрын бағалай алатын. Джеймс Бондтың электронды гаджеттері туралы толқудан кейін мынадай қорытынды жасалды: бұлардың барлығы киноның ерекше эффектілері; барлығы арнайы микропроцессорларда жасалған (қайсысы екені ешқашан көрсетілмеген); және «бізге қажет жерде және кімге қажет болса, бізде салқын заттар бар». Осындай терең тұжырымдардан кейін кеңестік инженерлер өздерінің ғылыми-зерттеу институттарында жаңа шығармашылық серпінмен 155 ТТЛ микросхемаларында немесе әскери-өнеркәсіптік кешенге ең жақын 133 серияда шедеврлер жасауды жалғастырды.
Сөйтсем, мен де шамамен тоқсаныншы жылдардың ортасына дейін мамандандырылған процессорларды мүлде күрделі және елестетуге болмайтын нәрсе деп түсінгенімді мойындауым керек. Бірақ, бақытымызға орай, уақыт өзгерді және мен танысқан алғашқы мамандандырылған процессорлар цифрлық сигнал процессорлары немесе сигнал процессорлары болды (DSP, Digital Signal Processor).
Сигнал процессорлары цифрлық технологиялардың дамуы нәтижесінде пайда болды, олар дәстүрлі «аналогтық» қосымшаларға көбірек енгізілді: радио және сым байланысы, бейне және аудио жабдықтар, өлшеуіш және тұрмыстық техника. Таза цифрлық құрылғылар да сигналдарды өңдеуге арналған арнайы процессорларды: модемдерді, дискілерді, мәліметтерді өңдеу жүйелерін және т.б. құруды талап етті. DSP-тің қарапайым микропроцессорлардан басты ерекшелігі олардың цифрлық сигналдарды өңдеу мәселелерін шешуге барынша бейімделуі болып табылады. Бұл нақты уақыт режимінде сигналды оңтайлы түрлендіру және сүзу операцияларын орындауға мүмкіндік беретін архитектура мен командалық жүйеде маманданған дәл «мамандандырылған» контроллерлер. Кәдімгі микроконтроллерлер не мұндай операцияларды орындайтын командаларды мүлде бермейді, немесе олардың жұмысы өте баяу, бұл оларды жылдамдықты маңызды процестерде пайдалану мүмкін емес. Сондықтан дәстүрлі микропроцессорларды қолдану, бір жағынан, құрылғы схемасының дизайнының негізсіз күрделілігіне және құнының өсуіне, ал екінші жағынан, контроллердің мүмкіндіктерін тиімсіз, біржақты пайдалануға әкелді. DSP бұл қайшылықты шешуге шақырылды және өз міндеттерін тамаша орындады.
Сигнал процессорлары 80-жылдардың басында пайда болды. Бірінші кеңінен танымал сигнал процессоры 1982 жылы Texas Instruments шығарған TMS32010 DSP болды, өнімділігі бірнеше MIPS (секундына миллион нұсқаулар), 1,2 микрон технологиясы арқылы жасалған. Texas Instruments-тен кейін басқа компаниялар DSP шығара бастады. Қазіргі уақытта Texas Instruments DSP өндірісінде көшбасшы болып табылады, ол осы контроллерлер нарығының жартысына жуығын иеленеді. DSP құрылғыларының екінші ірі өндірушісі - бұл құрылғылардың шамамен үштен бірін шығаратын Lucent Technologies. Үздік төрттікке аналогтық құрылғылар мен Motorola кіреді, олар шамамен бірдей нарықтық үлеске ие және бірге барлық DSP құрылғыларының шамамен төрттен бірін шығарады. Қалған өндірушілер, олардың арасында Samsung, Zilog, Atmel және басқалары сияқты танымал компаниялар болса да, сигналдық процессорлар нарығының қалған 5-6 пайызын құрайды.
Өндірушілер арасындағы трендтер осы саладағы жетекші компаниялар және ең алдымен Texas Instruments екені анық. Сигнал процессорларын өндіру және жылжыту саласындағы жетекші компаниялардың саясаты айтарлықтай өзгереді.
Texas Instruments компаниясы барлық мүмкін болатын процессорлық қолданбаларды үнемі өсіп келе жатқан өнімділікпен қамтуға қабілетті барынша кең ауқымды шығаруға бағытталған. Қазіргі уақытта сигналдық процессорлардың өнімділігі 8800 MIPS-ке дейін жетеді және олар 0,65 микроннан 0,1 микронға дейінгі технологияны қолдану арқылы шығарылады. Сағат жиілігі 1,1 ГГц жетеді.
Lucent Technologies соңғы жабдықтың ірі өндірушілеріне назар аударады және кең жарнамалық науқанға жүгінбестен өз өнімдерін тарату желісі арқылы ұсынады. Компания телекоммуникациялық жабдыққа арналған DSP бойынша маманданған, атап айтқанда, ұялы байланыс станцияларын құру сияқты қазіргі уақытта перспективалы бағытта.
Analog Devices, керісінше, белсенді маркетингтік саясатты және жарнамалық науқанды жүргізеді, бұл компанияның DSP атауының аббревиатурасы SHARK және Tiger SHARK (акула мен жолбарыс акуласы) дәлелдейді. Техникалық салада бұл компанияның процессорлары энергияны тұтынуға және мультипроцессорлық жүйелерді құруға оңтайландырылған.
Motorola өзінің процессорларын кең тарату желісі арқылы таратады. DSP архитектурасында бірінші болып Motorola бір уақытта сигналдық процессорды және бір микросхемада классикалық микроконтроллерді құру жолын таңдады, олар бір жүйе ретінде жұмыс істейді, бұл схема дизайнын жеңілдету арқылы жабдықты жасаушылардың өмірін айтарлықтай жеңілдетеді.
DSP архитектурасы мен өндіріс технологиялары қазірдің өзінде жақсы әзірленген, алайда жұмыс тұрақтылығы мен DSP есептеулерінің дәлдігіне қойылатын талаптар деректерді өңдеуді жүзеге асыратын функционалдық құрылғылардың жоғары күрделілігінен құтылу мүмкін еместігіне әкеледі. (әсіресе қалқымалы нүкте форматында), бұл процессорларды өндірудегі шығындарды айтарлықтай төмендетпейді. DSP құны бір бірлік үшін 2-ден 180 долларға дейін немесе одан да көп болуы мүмкін.
DSP процессорларының сипаттамалары
Сигнал процессорлары жоғары жылдамдықты арифметикамен, нақты уақыттағы мәліметтерді жіберу мен қабылдаумен және көп қолжетімді жады архитектурасын көрсетеді.
Орындау кезіндегі кез келген арифметикалық операция келесі қарапайым операцияларды қажет етеді: операндтарды таңдау; қосу немесе көбейту амалдарын орындау; нәтижені сақтау немесе оны қайталау. Сонымен қатар, есептеу процесі кідірістерді, кезекті жад ұяшықтарынан мәндерді таңдауды және деректерді жадтан жадқа көшіруді талап етеді. В сигнальных процессорах повышение скорости выполнения арифметических операций достигается за счет: параллельного выполнения действий, множественного доступа к памяти (выборка двух операндов и сохранение результата), наличия большого числа регистров для временного хранения данных, аппаратной реализации специальных возможностей: осуществление задержек, умножителей, кольцевой адресации және т.б. Сигнал процессорлары сонымен қатар бағдарлама циклдарын, сақиналы буферлерді аппараттық қолдауды және командаларды орындау циклі кезінде жадтан бірнеше операндтарды бір уақытта шығарып алу мүмкіндігін жүзеге асырады.
DSP және жалпы мақсаттағы микропроцессорлардың негізгі артықшылығы мен айырмашылығы процессордың нақты әлемдегі көптеген деректер көздерімен әрекеттесуінде. Процессор нақты уақыт режимінде ішкі математикалық операцияларды үзбей деректерді қабылдап, жібере алады. Осы мақсаттар үшін аналогты-цифрлық және цифрлық-аналогты түрлендіргіштер, генераторлар, декодерлер және сыртқы әлеммен тікелей «байланыс» үшін басқа құрылғылар тікелей чипке салынған.
Көп қолжетімді жадының құрылысына негізінен Гарвард архитектурасын қолдану арқылы қол жеткізіледі. Гарвард архитектурасы бір уақытта екі жадқа кіруге мүмкіндік беретін екі физикалық бөлек деректер шинасы бар архитектураны білдіреді. Бірақ бұл DSP операцияларын орындау үшін жеткіліксіз, әсіресе нұсқаулықта екі операндты пайдаланған кезде. Сондықтан Гарвард архитектурасы қайта пайдаланылатын нұсқауларды сақтау үшін кэш жадын қосады. Кэш жадын пайдаланған кезде адрес шинасы мен деректер шинасы бос қалады, бұл екі операндты алуға мүмкіндік береді. Бұл кеңейтім - Гарвард архитектурасы және кэш - кеңейтілген Гарвард архитектурасы немесе SHARC (Super Harvard ARChitecture) деп аталады.
Цифрлық сигнал процессорлары мен әмбебап микроконтроллерлердің мүмкіндіктерін біріктіретін Motorola компаниясының DSP568xx тобын қолданатын DSP-нің ерекше сипаттамаларын қарастырайық.
DSP56800 ядросы нақты уақыттағы цифрлық сигналды өңдеу және есептеу тапсырмаларын орындауға арналған бағдарламаланатын 16 биттік CMOS процессоры болып табылады және төрт функционалды блоктан тұрады: басқару, мекенжай генерациясы, ALU және бит өңдеу. Өнімділікті арттыру үшін құрылғылардағы операциялар параллель орындалады. Құрылғылардың әрқайсысы дербес және басқа үшеуімен бір мезгілде жұмыс істей алады, өйткені өзінің регистрлері мен басқару логикасы бар. Ядро бірнеше әрекеттерді бір уақытта орындауды жүзеге асырады: басқару құрылғысы бірінші команданы таңдайды, адресті генерациялау құрылғысы екінші команданың адрестерін жасайды, ал ALU үшінші команданы көбейтеді. Біріктірілген аударымдар мен операциялар кеңінен қолданылады.
Кірістірілген жадта (отбасы үшін) болуы мүмкін:
Flash бағдарламасының жады 60К дейін
8K дейін флэш деректер жады
ЖЖҚ бағдарламалары 2К дейін
RAM деректері 4K дейін
2K жүктеп алу бағдарламасының флэш-жады
На микрочипах семейства реализовано большое количество периферийных устройств: ШИМ-генераторы, 12-разрядные АЦП с одновременной выборкой, квадратурные декодеры, четырехканальные таймеры, контроллеры CAN-интерфейса, двухпроводные последовательные коммуникационные интерфейсы, последовательные интерфейсы, программируемый генератор с ФАПЧ для формирования тактовой частоты ядра DSP және т.б.
Жалпы сипаттамалар
80 МГц тактілік жиілікте және 2,7 қоректену кернеуінде өнімділік 40 MIPS: 3,6 В;
Бір жақты параллельді 16х16 көбейткіш-қосқыш;
Кеңейту биттерін қоса екі 36-биттік аккумулятор;
Бір циклді 16 разрядты айналмалы ауыстырғыш;
DO және REP командаларының аппараттық орындалуы;
Үш ішкі 16-биттік деректер шинасы және үш 16-биттік адрес шинасы;
Бір 16-биттік сыртқы интерфейс шинасы;
Тереңдік шектеуі жоқ ішкі бағдарламалар мен үзілістер детасы.
DSP568xx отбасының чиптері арзан құрылғыларда, төмен бағаны қажет ететін және аса жоғары параметрлерді қажет етпейтін тұрмыстық техникада: сымды және сымсыз модемдерде, сымсыз цифрлық хабар алмасу жүйелерінде, сандық телефонға жауап беру машиналарында, сандық камераларда, мамандандырылған және көп мақсатты контроллерлер, сервомоторды басқару құрылғылары және айнымалы ток электр қозғалтқыштары.
Жалпы алғанда, сигналдық процессорлар өздерінің дамуының осындай кезеңіне жетті, оларды ғарыш станцияларынан бастап балалар ойыншықтарына дейін құрылғыларда қолдануға болады.
Жақында мен ойыншық мысалында сигналдық процессорлардың қосымшалары қаншалықты күтпеген болатынын көрдім. Бір күні бір танысым маған бұрылып, неміс достары қызына сыйға тартқан сөйлейтін қуыршақты жөндеп беруімді өтінді. Қуыршақ, шынымен де, досының айтуы бойынша, ол елуге дейін сөз тіркесін түсінді және «саналы түрде» сөйлесті. Германияда оның құны жүз елу марка болды, бұл мені қуыршақтың сынғанына баласынан гөрі ата-анасы көбірек өкінеді деп ойлады. Менің қызым қуыршақты бәрібір жақсы көрді, әсіресе ол мылқау болғанға дейін ол неміс тілінде сөйлейтін. Табысқа жетем деген үмітім жоқ, мен осы қуыршақты жөндеуге кірістім. Мен схема толтырылған эпоксидті шайырды жою үшін файлды қолдандым және эпоксидтің қалың, қалың қабатының астында мен жарты ондаған микросұлба пакеттерін таптым, олардың орталық бірі DSP56F үшін DSP болды... соңғы сандар, өкінішке орай, қайтарымсыз жойылды. Қуыршақты сөйлеуге мәжбүрлеу ешқашан мүмкін болмады, және, өкінішке орай, мен сигнал процессоры оған қаншалықты интеллект қосқанын анықтаған жоқпын. Кейін белгілі болғандай, менің достарымның үлкен ұлы қуыршақ қаттырақ айқайлау үшін алдымен оған әлі «өлімге» жетпеген 3 В, 4,5 вольттың орнына кернеуді қосты, ойыншық дірілдегенімен, ол айқайлады, бірақ 220 В-тан кейін ... . Осыдан бірінші қорытынды – жоғары технологиялар жақсы, бірақ әрқашан емес және барлық жерде емес. Екінші қорытынды - жақында, мүмкін, біз ас үй ыдыстарынан, аяқ киімнен және киімнен DSP көре аламыз, кем дегенде, бұған техникалық кедергілер жоқ.
|
Кейбір cookie файлдары қауіпсіз жүйеге кіру үшін қажет, ал басқалары функционалды әрекеттер үшін міндетті емес. Біздің деректер жинау өнімдеріміз бен қызметтерімізді жақсарту үшін пайдаланылады. Сайтымыз қамтамасыз ете алатын ең жақсы өнімділік пен функционалдылықты алу үшін cookie файлдарын қабылдауды ұсынамыз. Қосымша ақпарат алу үшін мынаны қарауға болады. Біздің туралы толығырақ оқыңыз.
Біз пайдаланатын cookie файлдарын келесідей санатқа бөлуге болады:
Міндетті түрде қажет cookie файлдары: бұл analog.com сайтының жұмысы немесе ұсынылған арнайы функциялар үшін қажет cookie файлдары. Олар желілік тасымалдауларды жүзеге асырудың жалғыз мақсатына қызмет етеді немесе сіз нақты сұраған онлайн қызметін қамтамасыз ету үшін қатаң қажет. Analytics/Performance Cookie файлдары: Бұл cookie файлдары веб-сараптамаларды немесе келушілер санын тану және санау және келушілердің веб-сайтымызда қалай қозғалатынын көру сияқты аудиторияны өлшеудің басқа түрлерін орындауға мүмкіндік береді. Бұл бізге веб-сайттың жұмыс істеу тәсілін жақсартуға көмектеседі, мысалы, пайдаланушылар іздеген нәрсені оңай таба алады. Функционалдық cookie файлдары: Бұл cookie файлдары біздің веб-сайтқа оралған кезде сізді тану үшін пайдаланылады. Бұл бізге мазмұнды сіз үшін жекелендіруге, атыңызбен сәлемдесуге және қалауларыңызды есте сақтауға (мысалы, тіл немесе аймақты таңдау) мүмкіндік береді. Осы cookie файлдарындағы ақпараттың жоғалуы біздің қызметтеріміздің жұмысын нашарлатуы мүмкін, бірақ веб-сайттың жұмыс істеуіне кедергі болмайды. Мақсаттау/профильдеу cookie файлдары: Бұл cookie файлдары біздің веб-сайтқа кіруіңізді және/немесе қызметтерді пайдалануыңызды, сіз кірген беттерді және сіз бақылаған сілтемелерді жазады. Біз бұл ақпаратты веб-сайтты және онда көрсетілетін жарнаманы сіздің қызығушылықтарыңызға сәйкес ету үшін пайдаланамыз. Осы мақсатта біз бұл ақпаратты үшінші тараптармен де бөлісе аламыз.
Мен байқаусызда «Чип және Дип» №1 ADAU1701 цифрлық аудио өңдеуден бейнеге тап болдым | Ашық жоба | Бастау
Содан кейін мен осы тақырып туралы түрлі естеліктермен «жабылдым». Мен осы күндері осы майданда не болып жатқанын тексеруді шештім және мен көптеген жақсы және қызықты нәрселерді таптым.
Өңдеу сапасы айтарлықтай өсті, бағасы айтарлықтай төмендеді және аудио DSP (Digital Signal Processing) біздің есігімізді қағып тұр! :)
Бұл бейне SigmaDSP ADAU1701 чипіне қарайды және мен онымен не істей алатынымды көруді шештім және мүмкіндіктерге қатты таң қалдым.
Сіз олар туралы орыс тілінде оқи аласыз (). Мен үшін бұл DSP сыртқы кроссовері бар қалыпты динамик жүйесін құруға мүмкіндік береді. Жүйеде менің әрекеттерімнен гөрі көп мүмкіндіктер бар. Бұл бағдарламалауды мүлдем жаңа, бірақ аудио құрамдастарды және олардың қалай жұмыс істейтінін түсінетін болсаңыз, өзіңізді бағдарламалауға мүмкіндік береді: сүзгілер; кроссоверлер; эквалайзер және т.б. және т.б. Мұның бәрін орнату үшін бұл білім қажет
DSP қызмет көрсету және бағдарламалау бағдарламасындағы мысал жоба осылай көрінеді: 
Көріп отырғаныңыздай, «сандық мәндер» жоқ дерлік және бәрі «дыбыс» деп аталады.
Әрине, оның ADC және DAC Hi-End-тен алыс, бірақ орташа Hi-Fi, бірақ бұл сапа үй үшін жеткілікті және DSP-де екі есе дәлдіктегі есептеулер бар (56-). бит) және ол әдепкі бойынша орнатылады.
Ал... біз шағын/толық емес мақтаулар айттық, енді бұл шындық.
Тақта әртүрлі нұсқаларда қол жетімді:
1 нұсқа. Өндірушіден алынған толық сынақ тақтасы құны ~12-15 мың рубльжәне қалағаныңызды жасауға мүмкіндік береді. IMHO-ның басқаларға қарағанда ең үлкен артықшылығы - толық SPDIF, яғни. және сандық кіріс және сандық шығыс нәтижелері. Ол сонымен қатар алгоритмдерді жылдам жөндеуге мүмкіндік береді. Өндірушінің веб-сайтынан «төбеден» тапсырыс беріңіз.
2-нұсқа. Бұл MasterKit-тен сәл кесілген макет - BM2114dsp жиынтығы. Оның барлық аналогтық кірістері/шығыстары бар, бірақ жөндеу әлі де «жұмыс үстінде».
Құны 4900 руб..
3-нұсқа. Бұл олардың «Электрондық әскерлер» зертханасының «Chip and Dip» DSP пайдаланудың ең жеңілдетілген нұсқасы.
Жинақ RDC2-0027v1 сандық сигнал процессорлары, SigmaDSP ADAU1701, SigmaStudio жүйесіндегі цифрлық аудио өңдеу модулі деп аталады.
Бұл жылдам бағдарламалаусыз опция. Сіз екілік жасайсыз, оны түрлендіресіз және «ысқырық» арқылы тақтаның ERROM-ға «жүктейсіз». Бұл аз уақытты алады, бірақ ол жасайды және процесті түсінуді талап етеді. :)
Төлем құны 950 рубльді құрайды.
Иә, нақтылай кетейін, бағдарламалаудан кейін тақта дербес құрылғы ретінде жұмыс істейді!!! Анау. Сізге компьютер мәңгілік қажет емес! Сіз «бұралуларды» (кодерлерді) тақтаға қоса аласыз; түймелер және т.б., яғни. Сыртқы реттеу әдістері жеткілікті; әрбір түшкіру үшін DSP кодына кіру қажет емес.
Таңдау сіздікі...
Енді бұрынғы тілегіме келсек. Пассивті сүзгілердің үлкен проблемаларының бірі фазалық бұрмалану болып табылады және сүзгі еңісі неғұрлым тік болса, фазалық бұрмалану соғұрлым көп болады. Олардың салдарынан құтылу өте қиын және әртүрлі жиілік диапазондарын үйлестіру қиын көптеген реңктер пайда болады.
Бұл сандық сүзгілер бұдан зардап шекпейді және кесу жолақтарын сәйкестендіру үшін көп нәрсені жасауға мүмкіндік береді. Бірақ әрбір жиілік диапазоны үшін біреудің орнына үш күшейткішті пайдалану қажет болады (себебі динамик 3 жақты, содан кейін 3 жолақ және 3 күшейткіш бар). Әрине, оларды қуат тұрғысынан оңтайландыруға болады (менің жағдайда шығыс LF - 30 Вт; MF - 20 Вт; HF - 10 Вт болады делік), бірақ мұнда тіпті әуесқойдың мүмкіндіктері, менің ойымша, біріктіру жеңеді. :)
Соңында көптеген бейнелер
Сандық жұмысты өз бетіңізше орындаудың мысалы
Жігіт екі DSP-де құбыжықты құрастырады
65 нанометр - Зеленоградтық Angstrem-T зауытының келесі мақсаты, оған 300-350 миллион еуро қажет. Компания қазірдің өзінде Внешэкономбанкке (VEB) өндірістік технологияларды жаңғыртуға жеңілдікті несие алуға өтінім берді, деп хабарлады осы аптада «Ведомости» зауыттың директорлар кеңесінің төрағасы Леонид Рейманға сілтеме жасап. Қазір Angstrem-T 90 нм топологиясы бар микросұлбалар үшін өндірістік желіні іске қосуға дайындалуда. Ол сатып алынған алдыңғы VEB несиесі бойынша төлемдер 2017 жылдың ортасында басталады.
Пекин Уолл-стритте апатқа ұшырады
Американың негізгі индекстері жаңа жылдың алғашқы күндерін рекордтық құлдыраумен атап өтті миллиардер Джордж Сорос әлем 2008 жылғы дағдарыстың қайталануымен бетпе-бет келе жатқанын ескертті.
Бағасы 60 доллар тұратын бірінші ресейлік тұтынушы Baikal-T1 процессоры жаппай өндіріске шығарылуда.
Baikal Electronics компаниясы 2016 жылдың басында құны шамамен $60 тұратын ресейлік Baikal-T1 процессорын өнеркәсіптік өндіріске шығаруға уәде берді. Бұл сұранысты үкімет жасаса, құрылғылар сұранысқа ие болады дейді нарық қатысушылары.
MTS пен Ericsson Ресейде 5G желісін бірлесіп әзірлеп, енгізеді
Mobile TeleSystems PJSC және Ericsson Ресейде 5G технологиясын әзірлеу және енгізу бойынша ынтымақтастық туралы келісімдерге қол қойды. Пилоттық жобаларда, соның ішінде 2018 жылғы әлем чемпионаты кезінде, MTS швед вендорының әзірлемелерін сынақтан өткізуге ниетті. Келесі жылдың басында оператор телекоммуникация және бұқаралық коммуникациялар министрлігімен ұялы байланыстың бесінші буынына техникалық талаптарды қалыптастыру бойынша диалогты бастайды.
Сергей Чемезов: «Ростек» қазірдің өзінде әлемдегі ең ірі он инженерлік корпорацияның бірі болып табылады
Ростек басшысы Сергей Чемезов РБК-ға берген сұхбатында өзекті сұрақтарға жауап берді: Платон жүйесі, АВТОВАЗ проблемалары мен келешегі, Мемлекеттік корпорацияның фармацевтикалық бизнестегі мүдделері, санкциялар аясындағы халықаралық ынтымақтастық туралы айтты. қысым, импортты алмастыру, қайта ұйымдастыру, даму стратегиясы және қиын кезеңдегі жаңа мүмкіндіктер.
Rostec «өзін қоршауда» және Samsung пен General Electric жетістіктеріне қол сұғуда
Ростектің бақылау кеңесі «2025 жылға дейінгі даму стратегиясын» бекітті. Негізгі міндеттер – жоғары технологиялық азаматтық өнімдердің үлесін арттыру және негізгі қаржылық көрсеткіштер бойынша General Electric және Samsung компанияларын қуып жету.
Енді қандай да бір дыбысты немесе басқа дірілді білдіретін x = f(t) функциясын қарастырайық. Бұл тербеліс уақыт интервалындағы графикпен сипатталсын (16.2-сурет).
Бұл сигналды компьютерде өңдеу үшін оның үлгісін алу керек. Осы мақсатта уақыт аралығы N-1 бөліктеріне бөлінеді
Күріш. 16.2.
және x 0 , x 1 , x 2 , ..., x N-1 функциясының мәндері интервалдар шекарасындағы N нүкте үшін сақталады.
Нәтижесінде тура дискретті Фурье түрлендіруі X k үшін N мәндерін (16.1) сәйкес алуға болады.
Қазір өтініш берсек кері дискретті Фурье түрлендіруі, содан кейін бастапқы реттілік (x n) алынады. Бастапқы реттілік нақты сандардан тұрды, ал реттілік (X k) негізінен күрделі. Егер оның ойша бөлігін нөлге теңестірсек, мынаны аламыз:
| (16.8) |
Бұл формуланы (16.4) және (16.6) гармоника формулаларымен салыстырсақ, (16.8) өрнек әртүрлі жиіліктегі, фазалардағы және амплитудалық N гармоникалық тербелістердің қосындысы екенін көреміз. Яғни, физикалық мағына дискретті Фурье түрлендіруігармоникалық қосынды ретінде кейбір дискретті сигналды көрсетуден тұрады. Әрбір гармониканың параметрлері тікелей Фурье түрлендіруімен, ал гармоникалардың қосындысы кері жолмен есептеледі.
Енді, мысалы, белгілі бір көрсетілген мәннен жоғары барлық жиіліктерді сигналдан «қиып тастайтын» «төмен жиіліктегі сүзгі» операциясы нөлге дейін жойылуы қажет жиіліктерге сәйкес келетін коэффициенттерді жай ғана орната алады. Содан кейін өңдеуден кейін ол орындалады кері түрлендіру.
Ерекшеліктер цифрлық сигналды өңдеуРекурсивті емес сүзгілеу алгоритмінің мысалын қарастырайық. Бұл алгоритмді жүзеге асыратын құрылғының құрылымы суретте көрсетілген. 16.3.
Өңдеу белгілі бір T уақыт интервалынан кейін құрылғының кірісінде қабылданатын N соңғы кіріс үлгілерінің x[k] мәндеріне негізделген Y[k] шығыс сигналын генерациялаудан тұрады. Алынған үлгілер дөңгелек буферлік ұяшықтарда сақталады. Келесі үлгі алынғанда, барлық буферлік ұяшықтардың мазмұны көрші орынға қайта жазылады, ең ескі үлгі буферден шығады, ал жаңасы оның ең төменгі ұяшығына жазылады.
Аналитикалық түрде рекурсивті емес сүзгінің жұмыс істеу алгоритмі былай жазылады:
 |
(16.9) |
мұндағы a i – сүзгі түрімен анықталатын коэффициенттер.
Буферлік элементтердің шығыстарынан үлгілер көбейткіштерге жіберіледі, олардың екінші кірістері a i коэффициенттерін алады. Өнімдердің нәтижелері қосылады және Y[k] шығыс сигналының үлгісін құрайды, содан кейін буфердің мазмұны 1 позицияға жылжытылады және сүзгі жұмысының циклі қайталанады. Шығу сигналы Y[k] келесі кіріс сигналы келгенге дейін есептелуі керек, яғни T интервалында. Бұл құрылғының нақты уақыттағы жұмысының мәні. Уақыт аралығы T сүзгіні қолдану аймағымен анықталатын сынама алу жиілігімен белгіленеді. Котельников теоремасының нәтижесі бойынша, дискретті сигналда ең жоғары ұсынылатын жиілікке сәйкес период екі іріктеу кезеңіне сәйкес келеді. Дыбыстық сигналды өңдеу кезінде таңдау жиілігін 40 кГц-де алуға болады. Бұл жағдайда 50-ші ретті сандық рекурсивті емес сүзгіні енгізу қажет болса, онда 1/40 кГц = 25 мкс уақыт ішінде 50 көбейту және көбейту нәтижелерінің 50 жинақталуы орындалуы керек. Бейне сигналды өңдеу үшін осы әрекеттерді орындау қажет уақыт аралығы бірнеше рет қысқа болады.
Енгізу тізбегінің DFT-ін тікелей, қатаң түрде бастапқы формула бойынша орындасаңыз, ол көп уақытты алады. Анықтама бойынша есептей отырып (N қосындысы N есе), N 2 ретінің мәнін аламыз.
Дегенмен, сіз операциялардың айтарлықтай аз санымен қол жеткізе аласыз.
Жеделдетілген DFT есептеулерінің алгоритмдерінің ішіндегі ең танымалы N*log 2 N ретті уақытта N = 2k үлгілер саны үшін DFT есептеуге мүмкіндік беретін Кули-Туки әдісі болып табылады (осыдан атауы - жылдам Фурье түрлендіруі, FFT немесе ағылшын нұсқасында FFT - Фурьенің жылдам трансформациясы). Бұл әдістің негізгі идеясы - сандар массивін екі ішкі массивке рекурсивті бөлу және барлық массивтен DFT есептеуін ішкі массивтерден бөлек DFT есептеуге дейін азайту. Бұл жағдайда бастапқы массивті ішкі массивтерге бөлу процесі разрядтық кері сұрыптау әдісімен жүзеге асырылады (бит- кері сұрыптау).
Біріншіден, кіріс массиві екі ішкі массивке бөлінеді - жұп және тақ сандар. Ішкі массивтердің әрқайсысы қайта нөмірленеді және қайтадан екі ішкі массивке бөлінеді - жұп және тақ сандар. Бұл сұрыптау әрбір ішкі жиымның өлшемі 2 элементке жеткенше жалғасады. Нәтижесінде (оны математикалық түрде көрсетуге болады) екілік жүйедегі әрбір бастапқы элементтің саны керісінше болады. Яғни, мысалы, бір байтты сандар үшін 00000011 екілік саны 110000000 санына, 01010101 саны 10101010 санына айналады.
N - ерікті жай санның дәрежесі болатын жағдайлар үшін (тек екі емес), сондай-ақ N - үлгілердің кез келген санының жай сандарының дәрежелерінің көбейтіндісі болатын жағдайлар үшін FFT алгоритмдері бар. Дегенмен, N = 2k жағдайы үшін Кули-Туки әдісін қолдану арқылы жүзеге асырылған FFT ең көп қолданылатын болды. Мұның себебі, осы әдісті қолдану арқылы құрастырылған алгоритмнің бірқатар өте жақсы технологиялық қасиеттері бар:
- алгоритм құрылымы және оның негізгі операциялары үлгілер санына тәуелді емес (тек негізгі операцияның орындалу саны өзгереді);
- алгоритм негізгі операцияның көмегімен оңай параллельденеді және конвейерленген, сонымен қатар оңай каскадталған (2N үлгілері үшін FFT коэффициенттерін екі FFT коэффициенттерін N үлгілеріне түрлендіру арқылы алуға болады, бастапқы 2N үлгілерін біреуі арқылы «ажырату» арқылы алынған);
- Алгоритм қарапайым және ықшам, деректерді «орнында» өңдеуге мүмкіндік береді және қосымша жедел жадты қажет етпейді.
Бір чипті микроконтроллерлержәне тіпті жалпы мақсаттағы микропроцессорлар DSP-арнайы операцияларды орындау кезінде салыстырмалы түрде баяу. Сонымен қатар, аналогтық сигналды түрлендіру сапасына қойылатын талаптар үнемі артып келеді. IN сигналдық микропроцессорлармұндай операцияларға аппараттық деңгейде қолдау көрсетіледі, сондықтан олар тез орындалады. Нақты уақыттағы жұмыс сонымен қатар процессордан өңдеуді үзу және бағдарламалық қамтамасыз ету циклдері сияқты аппараттық құрал деңгейіндегі әрекеттерді қолдауды талап етеді.
Мұның бәрі осыған әкеледі Д.С.Жалпы мақсаттағы микропроцессорлардың көптеген мүмкіндіктерін архитектуралық түрде біріктіретін P-процессорлары, әсіресе RISC архитектурасы, Сонымен бір чипті микроконтроллерлер, сонымен бірге олардан айтарлықтай ерекшеленеді. Әмбебап микропроцессор таза есептеу операцияларынан басқа, бүкіл компьютер үшін біріктіруші буын қызметін атқарады. микропроцессорлық жүйе, атап айтқанда компьютер.
Ол әртүрлі аппараттық құрамдастардың жұмысын басқаруы керек, мысалы, диск жетектері, графикалық дисплейлер, желілік интерфейсолардың үйлестірілген жұмысын қамтамасыз ету мақсатында. Бұл жеткілікті күрделі архитектураға әкеледі, өйткені ол бүтін арифметика мен операцияларды қолдауы керек өзгермелі нүктежадты қорғау сияқты негізгі функциялар, мультибағдарламалау, емдеу векторлық графикаНәтижесінде, CISC және жиі RISC архитектурасы бар типтік әмбебап микропроцессорда барлық осы функциялардың орындалуын қамтамасыз ететін бірнеше жүздеген нұсқаулар жүйесі және сәйкес аппараттық қолдау бар. Бұл мұндай МП-да ондаған миллион транзисторлардың болуы қажеттілігіне әкеледі.
Сол уақытта DSP процессорыжоғары мамандандырылған құрылғы болып табылады. Оның жалғыз міндеті - цифрлық сигналдар ағынын жылдам өңдеу. Ол негізінен орындайтын жоғары жылдамдықты аппараттық схемалардан тұрады арифметикалық функцияларжәне деректердің үлкен көлемін жылдам өңдеу үшін оңтайландырылған биттік манипуляторлар. Осыған байланысты командалар жиынтығы DSPәмбебап микропроцессорға қарағанда әлдеқайда аз: олардың саны әдетте 80-ден аспайды. Бұл дегеніміз DSPжеңіл командалық дешифратор және атқарушы механизмдердің әлдеқайда аз саны қажет. Сонымен қатар, барлық орындау құрылғылары ақыр соңында жоғары өнімді арифметикалық операцияларды қолдауы керек. Сондай типтік DSP процессорыбірнеше жүз мыңнан аспайтын (және қазіргі CISC-MP сияқты ондаған миллион емес) транзисторлардан тұрады. Осыған байланысты мұндай МП-лар энергияны аз тұтынады, бұл оларды батареямен жұмыс істейтін өнімдерде пайдалануға мүмкіндік береді. Олардың өндірісі өте жеңілдетілген, сондықтан олар арзан құрылғыларда қолдануды табады. Төмен комбинациясы энергия тұтынужәне төмен құны оларды жоғары технологиялық салаларда ғана емес қолдануға мүмкіндік береді телекоммуникациялар, сонымен қатар ұялы телефондар мен робот ойыншықтарында.
Негізгісін атап өтейік цифрлық сигнал процессорларының архитектуралық ерекшеліктері:
- Гарвард архитектурасы, ол команда жады мен деректер жадының физикалық және логикалық бөлінуіне негізделген. Негізгі командалар DSP процессорыкөп операндты болып табылады және олардың жұмысын жеделдету бірнеше жады ұяшықтарын бір уақытта оқуды қажет етеді. Сәйкесінше, чипте жеке адрестер мен деректер шиналары болады (кейбір процессорлар түрлерінде бірнеше адрестік және деректер шиналары бар). Бұл операндтарды алуды және нұсқауларды уақытында орындауды біріктіруге мүмкіндік береді. Қолданылуы модификацияланған Гарвард архитектурасыоперандтарды тек деректер жадында ғана емес, сонымен қатар программалармен бірге командалар жадында да сақтауға болады деп болжайды. Мысалы, цифрлық сүзгілерді енгізу жағдайында коэффициенттер бағдарлама жадында және деректер мәндері деректер жадында сақталуы мүмкін. Сондықтан коэффициент пен деректерді бір машиналық циклде таңдауға болады. Нұсқау бір машиналық циклде алынуын қамтамасыз ету үшін бағдарламаның кэш жадына немесе бағдарлама жадына машина циклі барысында екі рет қол жеткізіледі.
- Цифрлық сигналды өңдеудің негізгі операцияларының бірі – көбейтудің орындалу уақытын қысқарту үшін аппараттық мультипликатор қолданылады. Жалпы мақсаттағы процессорларда бұл операция бірнеше ауысым және қосу циклдерінде орындалады және көп уақытты алады, бірақ DSP процессорларыМамандандырылған мультипликатордың арқасында тек бір цикл қажет. Кірістірілген аппараттық көбейту схемасы негізгі DSP операциясын 1 тактілік циклде орындауға мүмкіндік береді - жинақтау арқылы көбейту ( MultiIPly - жинақтау - MAC) 16 және/немесе 32 биттік операндтар үшін.
- Дөңгелек буферлерге арналған аппараттық қолдау. Мысалы, суретте көрсетілген сүзгі үшін. 16.3, шығыс сигналының үлгісі есептелген сайын, ең ескінің орнына жадта сақталатын кіріс сигналының жаңа үлгісі пайдаланылады. Мұндай айналмалы буфер үшін жедел жадының бекітілген аймағын пайдалануға болады. Бұл жағдайда есептеулер кезінде қазіргі уақытта қандай операция - жазу немесе оқу - орындалатынына қарамастан, ЖЖҚ мекенжайларының дәйекті мәндері ғана жасалады. Циклдік буферлердің аппараттық іске асырылуы программаның циклдік бөлімінің орындалу уақытын қысқартуға мүмкіндік беретін сүзгілеу циклінің денесінен тыс бағдарламада буфер параметрлерін (бастапқы мекенжай, ұзындық) орнатуға мүмкіндік береді.
- Командалар циклінің ұзақтығын қысқарту. Бұл негізінен RISC процессорларына тән әдістермен қамтамасыз етіледі. Олардың негізгілері регистрлерде көптеген командалардың операндтарын орналастыру, сонымен қатар нұсқаулықтар мен микронұсқаулар деңгейінде конвейерлеу болып табылады. Конвейердің 2-ден 10-ға дейінгі сатылары бар, бұл орындаудың әртүрлі кезеңдерінде 10-ға дейін команданы бір уақытта өңдеуге мүмкіндік береді. Бұл арифметикалық амалдарды орындаумен қатар регистр адрестерін генерациялауды, сонымен қатар көп портты жадыға қол жеткізуді пайдаланады. Бұған әмбебап микропроцессорларға тән техника да кіреді EPIC архитектурасы, мысалы, бағдарламаның құрастыру сатысында жасалған өте ұзын сөз ұзындығы (VLIW) нұсқауларын пайдалану. Жоғарыда айтылғандар да осы мақсатқа қызмет етеді. Гарвард архитектурасыпроцессор, бір чипті микроконтроллерлерге тән.
- Процессорлық чипте ішкі жадтың болуы, бұл DSP-терді бір чипті МК-ға ұқсас етеді. Процессорға орнатылған жад әдетте сыртқы жадқа қарағанда әлдеқайда жылдамырақ. Кірістірілген жадтың болуы жүйені тұтастай алғанда айтарлықтай жеңілдетеді, оның көлемін, қуат тұтынуын және құнын азайтады. Ішкі жад сыйымдылығы белгілі бір ымыраға келудің нәтижесі болып табылады. Оның жоғарылауы процессордың қымбаттауына әкеледі және қуат тұтынуды арттырады, ал бағдарлама жадысының шектеулі сыйымдылығы күрделі алгоритмдерді сақтауға мүмкіндік бермейді. Көпшілік Д.С.Бекітілген нүктелі P-процессорлардың ішкі жадының шағын сыйымдылығы бар, әдетте 4-тен 256 Кбайтқа дейін және процессорды сыртқы жадқа қосатын ені төмен сыртқы деректер шиналары. Сонымен қатар, өзгермелі нүктелі DSP әдетте үлкен деректер жиындарымен және күрделі алгоритмдермен жұмыс істеуді қамтиды және сыртқы жадты қосу үшін үлкен сыйымдылығы бар кірістірілген жады немесе үлкен мекенжай шиналары болады (кейде екеуі де).
- Сыртқы құрылғылармен аппараттық өзара әрекеттесу мүмкіндіктерінің кең ауқымы, соның ішінде:
- интерфейстердің кең таңдауы, соның ішінде CAN өнеркәсіптік жергілікті желі контроллері, кірістірілген байланыс (SCI) және перифериялық (SPI) интерфейстері, I2C, UART;
- аналогтық сигналдар үшін бірнеше кірістер және сәйкесінше кірістірілген ADC;
- шығыс арналарының импульстік ені модуляциясы (PWM);
- дамыған сыртқы үзулер жүйесі;
- жадқа тікелей кіру контроллері.
- Кейбір DSP отбасылары мультипроцессорлық жүйелерді құруды жеңілдететін арнайы жабдықты ұсынады деректерді параллель өңдеуөнімділікті арттыру.
- DSP процессорлары қуатты тұтыну негізгі сипаттамасы болып табылатын мобильді құрылғыларда кеңінен қолданылады. Азайту энергия тұтынуСигнал процессорлары қоректендіру кернеуін төмендетуді және динамикалық сияқты қуатты басқару функцияларын енгізуді қоса алғанда, әртүрлі әдістерді пайдаланады. тактілік жиілік, ұйқы немесе күту режиміне ауысу немесе қазіргі уақытта пайдаланылмайтын перифериялық құрылғыларды өшіру. Айта кету керек, бұл шаралар процессордың жылдамдығына айтарлықтай әсер етеді және дұрыс пайдаланбаған жағдайда жобаланған құрылғының жұмыс істемеуіне әкелуі мүмкін (мысал ретінде біз қателер нәтижесінде кейбір ұялы телефондарды айта аламыз. бақылау бағдарламалары, қысқартылған командалар жинағы, DSP процессорлары сонымен қатар MMX өңдеуге тән аппараттық құралдармен қолдау көрсететін нұсқауларды пайдаланады, мысалы, минимум және максимумды табу, абсолютті мәнді алу, қанықтығымен қосу пәрмендері, оларда екі санды қосу кезінде толып кету жағдайында нәтижеге берілген бит торында мүмкін болатын максималды мән тағайындалады. Бұл құбырлардағы қайшылықтарды азайтады және процессордың тиімділігін арттырады.
Екінші жағынан, DSP-де бірнеше командалар бар, олардың болуы олардың қолдану ерекшеліктерімен анықталады және нәтижесінде микропроцессорлардың басқа түрлерінде сирек кездеседі. Ең алдымен, бұл, әрине, адрес биттерінің қосындысын көбейту және жинақтау нұсқауы.
Бағдарламалауосы кластағы микропроцессорлардың да өзіндік сипаттамалары бар. Әдетте жоғары деңгейлі тілдерді пайдаланумен байланысты әзірлеушіге айтарлықтай ыңғайлылық көбінесе азырақ жинақы және жылдамырақ кодты береді. DSP мүмкіндіктері нақты уақыт режимінде жұмыс істеуді талап ететіндіктен, бұл бірдей мәселелерді шешу үшін неғұрлым қуатты және қымбат DSP пайдалану қажеттілігіне әкеледі. Бұл жағдай әсіресе қуаттырақ DSP немесе қосымша процессор құнының айырмашылығы маңызды рөл атқаратын үлкен көлемді өнімдер үшін өте маңызды. Сонымен қатар, заманауи жағдайларда әзірлеу жылдамдығы (демек, нарыққа жаңа өнімді шығару) ассемблер тілінде бағдарлама жазу кезінде кодты оңтайландыруға кететін уақыттан көбірек пайда әкелуі мүмкін.
Бұл жерде компромисстік тәсіл – ассемблер көмегімен бағдарламаның ең көп уақытты қажет ететін және ресурстарды көп қажет ететін бөлімдерін жазу, ал бағдарламаның негізгі бөлігі жоғары деңгейлі тілде, әдетте C немесе C++ тілінде жазылған.
