Rodzina procesorów

sygna³owych firmy Texas

Instruments serii

TMS320C6000

o architekturze VelociTI

zosta³a wprowadzona

na rynek

z przeznaczeniem do

bardzo szybkiego

przetwarzania danych.

W

prowadzone w 1997 roku

jednostki obliczeniowe

`C62x i `C67x charakteryzo-

wa³y siê architektur¹ bazu-

j¹c¹ na bardzo d³ugich s³owach instrukcji

VLIW (very long instruction words), co umo¿-

liwia³o równoleg³¹ pracê wielu jednostek

wykonawczych i realizowanie poszczegól-

25

PROCESORY

SYGNA£OWE DLATELEKOMUNIKACJI

(1)

r

TELEKOMU

NIKCJA

VelociTI.2 mo¿na zaliczyæ nowy zestaw in-

strukcji, umo¿liwiaj¹cych przyspieszenie re-

alizacji funkcji z dziedziny przetwarzania

sygna³ów oraz poszerzone mo¿liwoœci rów-

noleg³ego przetwarzania danych.

Schemat blokowy jednostki centralnej proce-

sora `C64x jest przedstawiony na rys. 1.

Sk³ada siê ona z oœmiu jednostek funkcjo-

nalnych, dwóch plików rejestrów oraz dwóch

torów przetwarzania danych (data paths).

Podobnie jak w przypadku wczeœniejszych

wersji `C62x/`C67x, dwie z jednostek funk-

cjonalnych s¹ uk³adami mno¿¹cymi wzbo-

gaconymi tak, ¿e procesor ten w ka¿dym cy-

klu zegara mo¿e wykonaæ cztery operacje

mno¿enia liczb 16-bitowych, co podwaja

szybkoϾ wykonywania tych operacji w sto-

sunku do procesorów `C62x/`C67x. Pracu-

j¹c z zegarem 750 MHz procesor `C64x wy-

konuje 3 mld operacji mno¿enia liczb 16-bi-

towych w ci¹gu jednej sekundy. Ponadto

ka¿dy z uk³adów mno¿¹cych procesora

nych instrukcji w jednym cyklu zegarowym.

Przyk³adowo, pracuj¹cy z zegarem

200 MHz oraz wykonuj¹cy 1,6 miliarda in-

strukcji na sekundê, procesor `C6201 w

momencie wprowadzenia na rynek prze-

wy¿sza³ ponad dziesiêciokrotnie swoj¹ mo-

c¹ obliczeniow¹ dotychczasowe procesory

DSP. Obecnie seria `C62x osi¹ga moc obli-

czeniow¹ 2400 MIPS (milion instructions

per second) z czêstotliwoœci¹ taktowania

zegara 300 MHz. Najnowszy procesor ro-

dziny `C6000, z serii `C64x ustanowi³ kolej-

ny rekord w szybkoœci przetwarzania da-

nych. Pracuj¹c z zegarem 1,1 GHz (w przy-

sz³ych wersjach czêstotliwoœæ ta ma zostaæ

jeszcze zwiêkszona), potrafi przetwarzaæ

dane z szybkoœci¹ 8600 MIPS! Zastoso-

wano w nim zmodernizowan¹ architektu-

rê, oznaczon¹ VelociTI.2, umo¿liwiaj¹c¹

wykonanie w pojedynczym cyklu zegara

znacznie wiêkszej liczby operacji. Do roz-

szerzeñ zastosowanych w architekturze

Rys. 1. Schemat blokowy jednostki centralnej uk³adu `C64x

Pobieranie instrukcji

Rozdzielanie instrukcji

Upakowywanie instrukcji

Dekodowanie instrukcji

Plik rejestrów A

A15-A0

A31-A16

Plik rejestrów B

B15-B0

B31-B16

Rejestry kontrolne

Zaawansowana emulacja

Kontrola przerwañ

L1

+

+

+

+

L2

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+ +

+

S1

+

+

+

+

S2

M1

+

+

+

+ +

+

M2

D1

+

+

D2

Tor przetwarzania danych nr 1

Tor przetwarzania danych nr 2

,

C64xCPU

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2002

26

`C64x jest zdolny do wykonania czterech

operacji mno¿enia liczb 8-bitowych w ka¿-

dym cyklu zegara. Oznacza to, ¿e przy czê-

stotliwoœci taktowania 750 MHz, w ci¹gu

jednej sekundy jest wykonywanych 6 mld

operacji mno¿enia liczb 8-bitowych. Dane 8-

bitowe wystêpuj¹ powszechnie w dziedzinie

przetwarzania obrazów, która stanowi je-

den z g³ównych obszarów zastosowañ uk³a-

du `C64x.

Rozszerzenia architektury s¹ tak¿e widocz-

ne w pozosta³ych szeœciu jednostkach funk-

cjonalnych. Dotycz¹ one operacji 16-bitowe-

go dodawania i odejmowania, porównywa-

nia liczb, przesuniêæ bitowych, wyznaczania

minimum i maksimum oraz wyznaczania

wartoœci absolutnych. Z kolei obecne w uk³a-

dach mno¿¹cych 8-bitowe rozszerzenia s¹

równie¿ obecne w czterech innych jednost-

kach funkcjonalnych. Dotyczy to poczwór-

nych 8-bitowych operacji dodawania i odej-

mowania, porównywania liczb, wyznaczania

œredniej, wyznaczania minimum i maksi-

mum oraz rozszerzeñ bitowych. Ponadto

narzêdzia programistyczne dla uk³adu

`C64x umo¿liwiaj¹ stosowanie upakowa-

nych danych 8- i 16-bitowych, dziêki czemu

uzyskuje siê pe³ne wykorzystanie wprowa-

dzonych rozszerzeñ. Podwojenie liczby re-

jestrów, a tak¿e podwojenie szerokoœci ma-

gistral danych oraz mo¿liwoœæ wpakowy-

wania instrukcji sprawia, ¿e uk³ad

`C64x znacznie lepiej jest dostosowany do

kompilatora jêzyka C i w porównaniu z uk³a-

dem `C62x mo¿na uzyskaæ redukcjê rozmia-

rów kodu wynikowego programu o nawet

25%.

Zastosowania

telekomunikacyjne

uk³adu `C64x

Procesory sygna³owe serii `C64x znajduj¹

swoje g³ówne zastosowania w takich dzie-

dzinach jak telekomunikacja (podstawowe

zastosowania z obszaru telefonii komórko-

wej i transmisji danych dla potrzeb Interne-

tu) oraz przetwarzanie obrazów cyfrowych.

W ostatnich kilku latach niezwykle wzros³a

popularnoœæ Internetu i zwiêkszy³ siê zna-

cz¹co jego wp³yw na ¿ycie codzienne. Za-

stosowany w sieci interakcyjny sposób prze-

twarzania danych wymusi³ rozwój technik

zwi¹zanych z tzw. cyfrow¹ pêtl¹ abonenc-

k¹ DSL (digital subscriber loop). Zosta³a

ona rozwiniêta w celu dostarczania cha-

rakteryzuj¹cych siê du¿¹ szybkoœci¹ serwi-

sów telekomunikacyjnych, opartych na ist-

niej¹cej infrastrukturze. Kable telefoniczne

s¹ obecnie wykorzystywane do dostarcza-

nia pakietów danych do znajduj¹cych siê

w budynkach komputerów do³¹czonych do

sieci Internet. Powy¿szy typ interakcji cha-

rakteryzuje siê du¿¹ asymetri¹, poniewa¿

u¿ytkownik otrzymuje znacznie wiêcej da-

nych ni¿ sam wysy³a. Ten typ pêtli abo-

nenckiej bywa nazywany w zwi¹zku z po-

wy¿szym asymetryczn¹ cyfrow¹ pêtl¹ abo-

nenck¹ ADSL (asymetric digital subscriber

loop). Maksymalne osi¹gane szybkoœci

transmisji danych to 8 Mbit/s od dostawcy

us³ug (clown-stream) oraz 800 kbit/s skiero-

wanych do niego (up-stream).

Procesory serii `C6000 s¹ obecnie po-

wszechnie wykorzystywane w wielu roz-

wi¹zaniach z dziedziny ADSL. Ponadto

procesory `C64x zosta³y wyposa¿one

w pewne cechy specjalne, które zwiêksza-

j¹ ich mo¿liwoœci wykorzystania w ADSL.

Kolejnym obszarem zastosowañ dla pro-

cesorów serii `C64x jest telefonia komórko-

wa. Jej gwa³towny rozwój wymusza przebu-

dowê infrastruktury. Obecnie stacje bazowe

telefonii komórkowej musz¹ obs³ugiwaæ co-

raz wiêcej rozmów, co oznacza koniecz-

noœæ wykorzystania wiêkszej liczby kana³ów

le¿¹cych w wiêkszym paœmie czêstotliwoœci.

Procesory ”62x s¹ powszechnie stosowane

w stacjach bazowych telefonii komórkowej

oraz w bezprzewodowych sieciach LAN

(Local Area Network).

W tablicy zawarto porównanie wydajnoœci

obliczeniowej nowoczesnego procesora

`C64x taktowanego zegarem 750 MHz ze

starszym procesorem tej serii `C62x takto-

wanym zegarem 300 MHz, na przyk³adzie

realizacji kilku podstawowych algorytmów

wykorzystywanych w dziedzinie telekomu-

nikacji cyfrowej.

Ca³kowite przyspieszenie obliczeñ wynika

nie tylko ze zwiêkszenia czêstotliwoœci sy-

gna³u taktuj¹cego, ale tak¿e spowodowane

jest tym, ¿e procesor `C64x potrafi wykonaæ

w jednym cyklu zegarowym znacznie wiê-

cej elementarnych operacji.

n

Miros³aw Gajer

Opracowano na podstawie:

Digital Signal Processing Solutions - TMS320C64x Tech-

nical Overview, materia³y katalogowe firmy Texas

Instruments, September 2000

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2002

Typ operacji przetwarzania obrazów Przyœpieszenie obliczeñ

Konwersja bajta do znaku (modemy)

39,0

Zespolona szybka transformata Fouriera FFT _ radix 4 (ADSL)

5,3

Wyrównywanie metodami najmniejszych kwadratów LMS equalizer (modemy)

5,0

Dekodowanie metod¹ Reeda-Salomona (ADSL, modemy)

11,8

Dekodowanie algorytmem Forneya (ADSL, modemy)

8,0

Dekodowanie metod¹ Syndrome Accumulation (ADSL, modemy)

9,3

Dekodowanie metod¹ Barlekamp Massey Algorithm (ADSL, modemy)

5,0

Wyg³adzanie sygna³u w dziedzinie czasu Time Domain Equalizer (ADSL)

5,0

Dekodowanie algorytmem Viterbiego (GSM)

6,8

Przyœpieszenie obliczeñ wykonywanych na procesorze

,

C64x

taktowanym zegarem 750 MHz w porównaniu z procesorem

,

C62x taktowanym zegarem 300 MHz

DATAPAK 5GB

Firma Kingston Technology wprowadzi³a

na rynek nowy dysk twardy w formacie

karty PC Type II o pojemnoœci 5 GB _

DataPak 5GB. Nowy dysk pasuje do do-

wolnego gniazda kart PC Type II w apa-

ratach cyfrowych, palmtopach, noteboo-

kach, komputerach stacjonarnych i in-

nych urz¹dzeniach cyfrowych. DataPak

5GB pomieœci ponad 1700 nieskompre-

sowanych zdjêæ o wielkiej rozdzielczo-

œci z³o¿onych z 3,1 megapikseli. DataPak

5GB pobiera 15 mA pr¹du w trybie uœpie-

nia i oczekiwania, a w trybie dostêpu za-

ledwie 350 mA. Przy tak ma³ym pobo-

rze mocy ma wiele zalet typowych kart

PC, takich jak mobilnoœæ, bezpieczeñ-

stwo i mo¿liwoœæ wymiany w trakcie pra-

cy. Jego niewielkie wymiary umo¿liwiaj¹

szybkie i ³atwe przenoszenie danych.

Dyski DataPak 5GB objête s¹ roczn¹

gwarancj¹ oraz bezp³atn¹ pomoc¹ tech-

niczn¹ przez 24 godziny na dobê.

(cr)