Procesadores digitales de señal (PDS)

DSP: Digital Signal Processors (procesadores) DSP: Digital Signal Processing (técnicas matemáticas) Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 1

Introducción (1)

 Computador: • Herramienta muy útil en dos grandes áreas: • Manipulación de datos • • • Bases de datos Cálculos matemáticos • Procesadores de texto Aplicaciones científicas e ingenieriles   Nombres: computador / ordenador Problema: optimización para ambos tipos de aplicaciones • Muy cara • Compleja Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 2

Introducción (2)

Tareas Manipulación de datos Cálculos matemáticos Aplicaciones típicas Procesadores de texto Bases de datos Hojas de cálculo Sistemas operativos Procesado digital de señal Control de movimiento Simulaciones científicas e ingenieriles Operaciones básicas Movimientos de datos (A B) Comparación de valores (if A=B then .....) Sumas (A + B = C) Multiplicaciones (A x B = C) Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 3

Procesadores DSP (1)

 DSP versus microprocesador: • DSP: • Señal de entrada desde el exterior • • Cálculos aritméticos intensivos Señal de salida hacia el exterior • Procesador de propósito general: • Entrada de datos para almacenar • • Manipulación y reordenación de datos almacenados Salida de datos almacenados Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 4

Procesadores DSP (2)

 Características comunes a los DSP: • Aritmética especializada de alta velocidad • • Transferencia de datos desde y hacia el mundo real Arquitecturas de memoria de acceso múltiple  Consecuencia de los requisitos de las aplicaciones típicas de PDS • Mismas operaciones básicas • Sumas y multiplicaciones (MAC) • Manejo de arrays de datos • • Retardos Funcionamiento en tiempo real: tiempo de ejecución predecible Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 5

Operaciones típicas DSP (1)

 Filtro FIR:

y

[

n

] 

a

0 

x

[

n

] 

a

1 

x

[

n

 1 ] 

a

2 

x

[

n

 2 ] 

a

3 

x

[

n

 3 ]  .....

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Operaciones típicas DSP (2)

   Las sumas y multiplicaciones (MAC) requieren: • Obtención de dos operandos • • Ejecución de la operación (normalmente, ambas) Almacenamiento del resultado o reserva del mismo para una repetición Los retardos requieren: • Mantener un valor para su uso posterior El manejo de arrays de datos requiere: • Obtención de los valores de posiciones de memoria consecutivas • Copiar datos de memoria a memoria Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 7

Características de los DSP

 Para cumplir esos requisitos, los DSP suelen tener: • Multiplicación y suma en paralelo • Accesos múltiples a memoria (para obtener dos operandos y almacenar el resultado) • • • • Muchos registros para almacenar datos temporalmente Modos de direccionamiento eficientes para el manejo de arrays Características especiales como retardos o direccionamiento circular Periféricos e interfaces de entrada/salida en el chip Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 8

Aspectos a tener en cuenta

    Aritmética   Representaciones numéricas: formatos de datos Ruta de datos (unidad de proceso) Direccionamiento circular Arquitecturas de memoria Interfaces de entrada/salida Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 9

Arquitecturas de memoria (1)

 Arquitectura Von Neumann Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 10

Arquitecturas de memoria (2)

 Arquitectura Harvard Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 11

Arquitecturas de memoria (3)

 Arquitectura Super Harvard (SHARC) Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 12

Interfaces de entrada/salida (1)    Puerto serie  Señal a procesar Comunicación con un procesador externo Comunicación entre varios DSP Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 13

Interfaces de entrada/salida (2) Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 14

Arquitectura típica (1)

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Arquitectura típica (2)

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Flujo de diseño

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Herramientas de desarrollo (2)

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Principales fabricantes

   Analog Devices Texas Instruments Motorola Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04 19