Цифровая обработка сигналов

Декларируемая высокая пропускная способность шины достигается тольков длинных пакетных циклах, однако пакетные циклы выполняются далеко не всегда. Процессор общается с устройствами PCI инструкциями обращения к памяти или вводу-выводу через главный мост, который шинные транзакции процессора транслирует в транзакции шины PCI. Поскольку у процессоров х86 основные регистры 32-битные, то одна

инструкция порождает транзакцию с устройством PCI, в которой передается не более 4 байт данных, что соответствует одиночной передаче. Однако при записи массива данных в устройство PCI (передача с последовательно нарастающим адресом) мост может пытаться организовать пакетные циклы. Пакетные циклы записи можно наблюдать, например, передавая массив данных из ОЗУ в устройство PCI. Однако если пересылка данных организуется директивой языка высокого уровня, которая ради универсальности работает гораздо сложнее вышеприведенных ассемблерных примитивов, транзакции, скорее всего, будут уже одиночными. Что касается чтения из устройства PCI, то здесь пакетный режим организовать сложнее. Посмотреть, каким образом происходит обращение к устройству, несложно при наличии осциллографа: в одиночных транзакциях сигнал активен в течение всего одного такта, в пакетных он длиннее. Стремиться к пакетной передаче транзакций записи стоит только в том случае, если устройство PCI поддерживает пакетные передачи в ведомом режиме. Если это не так, попытка пакетной передачи приведет даже к потере производительности.

При одиночных транзакциях на стандартной шине PCI достижима максимальная скорость чтения 33 Мбайт/с, скорость записи может достигать 66 Мбайт/с. Скорость, соизмеримую с максимальной пиковой, можно получить только при пакетных передачах. При длине пакета 16 байт (4 фазы данных) достижима скорость чтения 76 Мбайт/с и скорость записи 106,6 Мбайт/с. При шестнадцати фазах данных скорость чтения может достигать 112 Мбайт/с, а записи — 125 Мбайт/с. В этих выкладках не учитываются потери времени, связанные со сменой инициатора.

Итак, для выхода на максимальную производительность обмена устройства PCI сами должны быть ведущими устройствами шины, причем способными генерировать пакетные циклы. Радикально повысить пропускную способность позволяет переход на частоту 66 МГц и разрядность 64 бита, что обходится недешево. Для того чтобы на шине могли нормально работать устройства, критичные ко времени доставки данных, не следует пытаться выжать» из шины ее декларированную полосу пропускания полностью. Перегрузка шины может привести, например, к потере пакетов из-за несвоевременности доставки данных.

Говоря о пропускной способности шины и эффективной скорости обмена с устройствами PCI, следует помнить об издержках, вносимых дополнительными мостами PCI/PCI. Устройство, находящееся на дальней шине, получит меньшую пропускную способность, чем находящееся сразу за главным мостом устройство. Это обусловлено механизмом работы моста - транзакции через мост выполняются поэтапно.

В проекте LINK порты процессоров являются 8-ми битными. Заявленная максимальная скорость передачи составляет 20 Мбайт/сек. (Однако путем многочисленных опытов была определена устойчивая скорость 13 Мбайт/сек). Порты являются асинхронными и двунаправленными с управлением по арбитражной шине, что предполагает использование контроллера портов. С целью совместимости и универсальности использования устройства было принято решение об использовании дополнительного устройства стыковки модуля МЦ 4.01 с внешними регистрируемыми устройствами. Поскольку разрядность регистрируемых данных по исходному заданию должна быть не менее 12, к тому же устройство стыковки должно содержать в себе 2 контроллера LINK портов, то разумным решением является использование ПЛИС.

Модуль цифровой обработки сигналов МЦ4.01

· два RISC/DSP процессора NM6403

· масштабируемая производительность

· от 80 до 23.000 ММАС

· обработка данных переменной разрядности от 1 до 64бит

· системная шина PCI (slave)

· четыре высокоскоростных коммуникационных порта

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

§ Количество процессоров NM6403: 2

§ Тактовая частота:40 МГц

§ Напряжение питания: 5,0 / 3,3 В

§ Мощность потребления не более 10 Вт

§ Память:

- Общее ОЗУ статического типа 2 Мбайта

- Общее ОЗУ динамического типа 64 Мбайта

§ Исполнение :

- Системная шина PCI, версия 2.1

- Габаритные размеры 175X106

§ Ввод-вывод:

- 4 коммуникационных порта с темпом обмена до 20Мбайт/с каждый

- Шина PCI до 132 Мбайт/с

§ Производительность:

- Скалярные операции над 32-х разрядными данными до 240MOPS

- Векторные операции над 8-ми разрядными данными до 1.900ММАС

Модуль предназначен для функционирования в составе ПЭВМ с системной шиной PCI для решения широкого класса задач, связанных с обработкой оцифрованных сигналов и изображений.

Модуль содержит два 64-разрядных процессора NM6403 с локальными блоками статической (0,5 Мбайта) и динамической (32 Мбайта) памяти каждый, и два блока разделяемой статической памяти (по 0,5 Мбайта), доступных для записи и чтения как со стороны обоих процессоров, так и со стороны шины PCI.

На внешние разъемы платы выведены четыре коммуникационных порта, аппаратно совместимых с портами сигнального процессора TMS320C4x. Соединение коммуникационных портов нескольких модулей позволяет создавать мультипроцессорные системы различной конфигурации.

Со стороны шины PCI модуль виден как 32-х разрядное ведомое устройство в пространстве адресов ввода-вывода.

Базовое программное обеспечение (БПО) процессора NM6403 обеспечивает полный цикл разработки и отладки прикладных программ.

В состав БПО входят:

• компилятор Си++,

• ассемблер,

• редактор связей,

• программный эмулятор,

• символьный отладчик,

• библиотекарь объектных файлов,

• библиотека загрузки и обмена,

• набор системных и прикладных библиотек. Программный драйвер модуля поддерживает его работу под управлением операционных систем Windows® 95, Windows® NT и LINUX.

PCI-модуль NeuroMatrix® МЦ4.01 (NM1)

2х-процессорный встраиваемый PCI-модуль МЦ4,01 (NM1) цифровой обработки сигналов производства НТЦ"Модуль " предназначен для решения различных задач нейронными и нейроподобными алгоритмами, а также задач цифровой обработки сигналов и ускорения векторно-матричных вычислений. Модуль выполнен на спроектированных и разработанных в НТЦ цифровых сигнальных процессорах NeuroMatrix® NM6403 и представляет собой одноплатный нейроускоритель.

МЦ4.01 предназначен для функционирования в составе ПЭВМ с системной шиной PCI. Конструктивно выполнен в виде платы, вставляемой в стандартный слот.

Нейроускоритель содержит:

• два нейропроцессора NM6403;

• от 2 до 8 Мбайт статической памяти (SRAM);

• 64 Мбайта динамической памяти (EDO DRAM);

• четыре внешних ком. порта с темпом обмена 20 Мбайт/сек каждый.

 Скачать реферат