Procesadores digitales de señal (PDS) DSP: Digital Signal Processors DSP: Digital Signal Processing
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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