Electrónica aplicada al tratamiento de datos 2003-04

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Procesadores digitales de señal (PDS)

DSP: Digital Signal Processors(procesadores)

DSP: Digital Signal Processing(técnicas matemáticas)

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Introducción (1) Computador:

• Herramienta muy útil en dos grandes áreas:• Manipulación de datos

• Procesadores de texto• Bases de datos

• Cálculos matemáticos• Aplicaciones científicas e ingenieriles

Nombres: computador / ordenador Problema: optimización para ambos tipos de

aplicaciones• Muy cara• Compleja

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Introducción (2)

Manipulación de datos Cálculos matemáticos

Aplicaciones típicas

Operaciones básicas

Procesadores de texto

Bases de datos

Hojas de cálculo

Sistemas operativos

Procesado digital de señal

Control de movimiento

Simulaciones científicas e ingenieriles

Movimientos de datos (A B)

Tareas

Comparación de valores(if A=B then .....)

Sumas(A + B = C)

Multiplicaciones(A x B = C)

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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

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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

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Operaciones típicas DSP (1) Filtro FIR:

.....]3[]2[]1[][][ 3210 nxanxanxanxany

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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

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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

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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

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Arquitecturas de memoria (1)

Arquitectura Von Neumann

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Arquitecturas de memoria (2)

Arquitectura Harvard

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Arquitecturas de memoria (3)

Arquitectura Super Harvard (SHARC)

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Interfaces de entrada/salida (1)

Puerto serie Señal a procesar

Comunicación con un procesador externo

Comunicación entre varios DSP

                                                                              

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Interfaces de entrada/salida (2)

                                                                              

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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