Билет № 8
1. Набор типовых элементов дискретной цепи. Алгебраическая форма разностного уравнения.
непрерывный сигнал сигнал на входе линейной системы x(t) и соответв. сигнал y(t) связаны дифференциальным уравнением.
Замена непрерывной переменной t на дискретную переменную nT приводит к замене дифференциального уравнения разностным уравнением. каноническая форма разностного уравнения:
(2.1)
M+1-число прямых связей
L-число обратных связей
разностное уравнение воспринимается как алгоритм функционирования дискретной системы, пригодной для программирования ее работы на ЭВМ
Дискретная система или цепь выполняет, как видим, следующий набор операций с помощью типовых элементов дискретной цепи:
1.1.1 Операция |
Элемент |
Обозначение |
|
Сдвиг (задержка) на время T |
Элемент памяти |
T или z -1 |
|
Умножение на коэффициент am или bl |
Умножитель |
|
|
Сложение сигналов |
Сумматор |
∑ или È |
Три операции образуют полный базис.
2 Схема дискретной цепи
Из формулы 2.1 следует схема дискретной цепи общего вида и схема алгоритма вычислений:
Хорошо прослеживается взаимосвязь выражения (2.1) и возможных путей прохождения сигнала в схеме. Дискретная цепь, содержащая обратную связь, называется рекурсивной.
Рекурсия – математический приём, состоящий в циклическом обращении к данным, полученным на предшествующих этапах. Для формирования i-го выходного отсчёта используются предыдущие значения не только входного, но и выходного сигнала:
Левая часть схемы является нерекурсивной (трансверсальной) частью алгоритма. В ней m ячеек, сохраняющих входные отсчёты. Правая, рекурсивная часть алгоритма использует n выходных значений, которые перемещаются из ячейки в ячейку
Недостатком прямой формы рекурсивного фильтра является потребность в большом числе ячеек памяти, отдельно для рекурсивной и нерекурсивной частей.
замена сигналов в разностном уравнении на z-изображения этих сигналов и учет свойств линейности и запаздывания приводит к алгебраической форме разностного уравнения:
2. Механизм выполнения условных инструкций.
Условия завершения цикла DO UNTIL (term)
Условия завершения цикла DO UNTIL включают в себя все условия выполнения оператора IF за исключением трех последних условий: NOT CE, FLAGIN, NOT FLAGIN, а также содержат два дополнительных условия:
CE (счетчик пуст) и FOREVER (вечный цикл при отсутствующей части инструкции UNTIL).
Условия завершения цикла DO UNTIL (term)
Условия завершения цикла DO UNTIL включают в себя все условия выполнения оператора IF за исключением трех последних условий: NOT CE, FLAGIN, NOT FLAGIN, а также содержат два дополнительных условия:
CE (счетчик пуст) и FOREVER (вечный цикл при отсутствущей части инструкции UNTIL).
3. Основные пути достижения высокого быстродействия ЦСП.
Цифровой сигнальный процессор отличается от остальных видов процессоров несколькими характерными чертами в архитектуре и системе команд. В основу построения ЦСП положены следующие принципы:
· использование гарвардской архитектуры;
· применение конвейеризации;
· применение аппаратного умножителя;
· включение в систему команд специализированных команд ЦОС.
Гарвардская архитектура подразумевает хранение программ и данных в двух отдельных запоминающих устройствах. Соответственно, на кристалле имеются отдельные комплекты шин адреса и данных для обращения к ним. Это позволяет совмещать во времени выборку команд и данных.
Конвейерный режим используется для сокращения времени выполнения команды, за счет одновременного выполнения разных этапов нескольких команд. Обычно применяется трех- и более каскадный конвейер, что позволяет на разных стадиях выполнять три или более инструкции.
Аппаратный умножитель применяется для сокращения времени выполнения одной из основных операций ЦОС – умножения. В процессорах общего назначения эта операция реализуется за несколько тактов сдвига и сложения и занимает много времени, а в ЦСП, благодаря специализированному умножителю, – за один командный цикл.
В систему команд ЦСП включены специализированные команды ЦОС. Система команд сигнальных процессоров оптимизирована для выполнения базовых задач ЦОС, таких как, умножение с накоплением, битовые операции, реверсия бит адреса (для БПФ), организация кольцевых буферов (для фильтров). Кроме того, поскольку многие алгоритмы ЦОС носят циклический характер, в ЦСП предусмотрены средства, позволяющие организовывать циклы с нулевыми потерями времени на проверку условия их окончания.
