Микропроцессор Analog Devices
Введение
Микропроцессоры (МП) компании Analog Devices образуют два семейства: ADSP21xx и ADSP21xxx.
Семейство ADSP21xx - набор однокристальных 16-разрядных МП с общей базовой архитектурой, оптимизированной для выполнения алгоритмов цифровой обработки сигналов и других приложений, требующих высокопроизводительных вычислений с фиксированной точкой. Микропроцессоры этого семейства на сегодняшний день насчитывают 15 представителей, которые отличаются друг от друга, в основном, расположенными на кристалле периферийными устройствами, такими как кэш-память, таймеры, порты и т. п.
Второе семейство МП ADSP210xx объединяет 32-разрядные микропроцессоры, ориентированные на сигнальные алгоритмы, требующие выполнения вычислений с плавающей точкой.
В рамках каждого семейства микропроцессоров обеспечивается совместимость снизу вверх по системе команд. Старшие представители семейства обладают большей производительностью и содержат на кристалле дополнительные функциональные блоки.
|
|
Микропроцессоры семейства ADSP21хх
Микропроцессоры семейства ADSP21xx успешно конкурируют с аналогичной продукцией компаний Motorola и Texas Instruments благодаря высокой производительности и низкой цене, а также наличию развитых аппаратных и программных средств разработки прикладных систем. Высокая производительность процессоров на сигнальных алгоритмах достигается за счет многофункциональной и гибкой системы команд, аппаратной реализации большинства типичных для сигнальной обработки операций, высокой степени параллелизма процессов в микропроцессоре, сокращения командного цикла.
Архитектура МП семейства ADSP21хх
Микропроцессоры ADSP21xx имеют модифицированную гарвардскую архитектуру.
Рисунок 1 - Обобщенная структура микропроцессора ADSP21xx
Каждый МП содержит 3 независимых функциональных блока:
· арифметико-логическое устройство (АЛУ);
· умножитель с накоплением (MAC);
· устройство барабанного сдвига.
Каждый блок непосредственно оперирует с 16-разрядными данными и обеспечивает аппаратную поддержку вычислений с различной точностью.
Микропроцессор содержит генератор адресов команд и два генератора адресов данных, обеспечивающие адресацию к данным и командам, расположенным как во внутренней, так и во внешней памяти..
Последовательные порты обеспечивают интерфейс с большинством стандартных последовательных устройств, а также с аппаратными средствами сжатия/восстановления данных.
Порт интерфейса с хост-процессором позволяет без дополнительных интерфейсных схем взаимодействовать с хост-процессором системы, в качестве которого может использоваться как процессор данного семейства, так и другой микропроцессор.
|
|
МП ADSP-21msp5x отличается наличием аналогового интерфейса, позволяющего вводить и выводить обрабатываемый сигнал в аналоговой форме.
МП ADSP-2181 содержит внутренний порт прямого доступа к памяти (ПДП) и байтовый порт ПДП, которые обеспечивают быстрый обмен с внутренней памятью. Внутренний порт ПДП поддерживает асинхронный обмен с памятью программ, а байтовый порт позволяет записывать и читать как команды, так и данные.
Микропроцессоры компании Analog Devices отличает высокая степень параллелизма внутренних операций. За один такт процессор может:
· генерировать адрес следующей команды;
· загрузить из памяти следующую команду;
· выполнить 1 или 2 пересылки данных;
· обновить 1 или 2 указателя на данные;
· выполнить операцию.
Таблица 1. Основные характеристики МП семейства ADSP21xx
Возможности | 21msp58 | |||||||||
АЛУ | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
Сдвиг | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
Генератор адресов данных | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
Генератор адресов команд | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
ОЗУ данных, Кслов | 0,5 | 0,5 | ||||||||
ОЗУ команд, Кслов | ||||||||||
Таймер | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
Многоканальный последовательный порт | + | + | - | + | + | + | + | + | + | + |
Последовательный порт | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
Порт хост-интерфейса | - | - | - | - | + | + | + | - | - | + |
Порт ПДП | - | - | - | - | - | - | - | + | + | - |
Аналоговый интерфейс | - | - | - | - | - | - | - | - | - | + |
Напряжение питания, В | 3,3 | 3,3 | 3,3 | |||||||
Производительность (MIPS) | 13.8 |
Арифметико-логическое устройство микропроцессора выполняет стандартный набор арифметических и логических операций, включая деление. Устройство сдвига осуществляет арифметические и логические сдвиги операндов, нормализацию и возведение в степень. Функциональные устройства микропроцессора могут обмениваться результатами выполнения операций по шине внутренних результатов.
Все устройства МП - 16-разрядные и оперируют с данными в формате с фиксированной точкой. Числа представляются либо как беззнаковые, либо в дополнительном коде.
Специальные схемотехнические решения на основе данного ядра и программное обеспечение планируется создавать непосредственно для заказчика, под конкретно заданные требования и характеристики. Для приложений, требующих высокой производительности, будут создаваться процессоры, содержащие несколько ядер на одном кристалле.