SEP Subiecte Rezolvate

Download SEP Subiecte Rezolvate

Post on 17-Dec-2015

8 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

sep

TRANSCRIPT

<p>1. Caracteristici hardware si software ale procesoarelor digitale de semnal. Comparatii cu alte tipuri de microprocesoare. a) adoptarea unor arhitecturi cu un grad mare de paralelism in prelucrare. Se utilizeaza in mod curent arhitectura Harvard+ princ. pipe-line pt date si coduri. Arh. Harvard proc. are cai de transf. separate si blocuri separate pt date si coduri ==&gt;se pot transmite simultan date si coduri. Pipe-line: fragmentarea unei actiunie in subactiuni si exec. lor pe unitati funct. distincte; multe instr. sunt exec. intr-un sg. tact==&gt;se creste productivitatea </p> <p>b) includerea in procesor a unor module hard pt. cresterea vit. (prezenta unor multiplicatoare rapide, circ. pt. realizarea de deplasari de cuv. binare cu 1 sau mai multe deplasari intr-un sg. tact, prevederea de mem. interne pt. date si coduri, prevederea unor interfete specifice: controlere de intrerupere, timer-e de intr., porturi; includerea de conv. A/D si D/A in sist. PDS) </p> <p>c) precizia de prelucrare 16-32biti si &gt; 32 biti. Precizia interna de lucru poate fi mai mare de nr. de biti pt. reprezentarea datelor. Datele sunt reprezentate in virgula fixa sau in virgula mobila. </p> <p>Referitor la parte soft setul de instr. al procesoarelor PDS este adaptat cerintelor algoritmilor PDS ( instr. de multiplicare si acumulare, instr. pt. manipularea blocurilor de adresare speciala, inversarea bitilor etc.) </p> <p>Modul de realiz. a proc. PDS:</p> <p>a)de UG(au un algoritm ce poate fi programat);</p> <p>b)specializate(au un algoritm fix) si (a) si (b) au performante asemanatoare </p> <p>Primele proc. PDS au fost realiz. plecand de la proc. de UG, introducand in struct. lor intrfete si circ. necesare prelucrarilor PDSTendinte recente: </p> <p>- adoptarea unor noi tehnologii bazate pe Ga-As, care permit realiz. unor struct. cu tipuri de propagare redusi </p> <p>- dezv. in paralel cu procesoarele bazate, a unor coprocesoare orientate pe realiz. unor operatii aritmetice si logice complexe (criptare, codare MPEG) </p> <p>- folosirea, in locul arhitecturilor traditionale, a unor arhitecturi noi, bazate pe flux de date, arh. sistolice, arh. RISC </p> <p>- optimizarea structurala a circ. </p> <p>- scaderea costurilor </p> <p>- circ. PDS pt. aplicatii dedicate, realiz. la cerere </p> <p>Caracteristici ale sist. PDS: algoritmii implementati, frecv. de esant. a semn. prelucrate, frecv. de tact, tipurile de aritmetici fol. de sist. PDS </p> <p>A)Algoritmi: </p> <p>- sist. PDS sunt caract. de alg. pe care il implementeaza </p> <p>- alg. specifica tipurile de operatii care se efectueaza (+,*,intarzieri), dar nu specifica aritmetica care se fol. --&gt; alg. poate fi implementat fie prin soft cu un procesor UG, fie pe un sist. cu procesor de semnal, fie pe un sist. cu procesor de semnal dedicat(proiectat la cerere) </p> <p>Selectia modului de implem. a alg. este determ. de vit. necesarea(care se doreste a fi obtinuta) si precizia ceruta de operatia respectiva</p> <p>PDS Alg.( Aplicatii): </p> <p>1)codare si decodare a semnalului vocal(telefonie mobila, comunicatii securizate,comunicatii personale etc.);</p> <p>2)criptare si decriptare a vocii;</p> <p>3)sist de recunoastere a vocii(interfete om-masina, statii de lucru multimedia, robotica,;automobile, telefoane digitale, celulare etc);</p> <p>4)sist. de sinteza a vocii(calc. personale multimedia, robotica);</p> <p>5)sist. de identificare a vorbitorului(statii de lucru avansate, sist. de acces bazate pe..);</p> <p>6)sist. de codare si decodare hi-fi(electronica de larg consum, emisiuni radio profesionale);</p> <p>7)alg . pt. modem-uri;</p> <p>8)sist. de eliminare a zgomotului(sist. audio profesionale, aplicatii industriale);</p> <p>9)egalizoare audio;</p> <p>10)pt . vizualizare;</p> <p>11)compresie si decompresie de imagini.</p> <p>B)Frecv. de esantionare(rata de esantionare) </p> <p>- este param. de baza in sist. PDS </p> <p>- completat cu gradul de complexitate al alg.,m. da vit. de prelucrare care trebuie obtinuta pt. alg. </p> <p>- exista si sisteme de prelucrare care pot accepta mai multe rate de esantionare(sist. fol. pt. a transf. semnale inreg. cu rata de esant. de 44,1kHz de pe un disc compact in semnale folosite la inregistrarea pe o banda digitala audio, care fol. o rata de esantionare de 48kHz. Rap. nefiind un nr. intreg, transf. se exec. in cel putin 2 frecv. interm.) </p> <p>- dom. in care se poate situa rata de esantionare in functie de complexitatea algoritmului. </p> <p>- cu cat alg. e mai complex, cu atat rata de esant. este mai redusa </p> <p>C)Rata de tact: - fiecare sist. digital are o rata de tact de baza, care determ. vit. cu care sist. efectueaza operatiile de baza </p> <p>- in sist. simple (aplicatii comerciale) sunt comune ratele sunt reprez. cu nr. finit de biti; nr. in afara domeniului de reprezentare sunt fie limitate la una din valorile extreme(saturare), fie bitii excedentari sunt eliminati; ofera o gama dinamica mai redusa de reprezentare a marimilor; efectuarea operatiilor aritmetice se fol. componenta hard mai simple </p> <p>b) reprezentarea in virg. mobila: mantisa + exponenti: ; mantisa este normata ( 1 registre de shiftare, registre de operanzi, acumulatoare si alte unitati specializate. Anumiti producatori se refera la procesarea datelor atunci cand mentioneaz UAL. In mod uzual, aceasta include doar sumatoare, unit. ce realiz. functii logice, scazatoare. In mod uzual, se include multiplicatoare si restul elementelor in termenul de procesare a datelor. </p> <p>Procesoarele folosesc pt. calcule aritmetice proceduri de determinare a adresei in mod hardware. Aceste module hard sunt numite unitati de generare a adresei si realizeaza , in mod uzual, o mare varietate de calcule a adresei (adresarea MODULO si adreserea BIT-REVERSET). Procesoarele din familia AT&amp;T DSP 32C si DSP 32XX sunt cazuri speciale, prezentand cai diferite pt. prelucrarea datelor in v.f. si a celor in v.m. Cea mai mare gama a modurilor de adresare specializate intalnite la procesoarele digitale de semnal este factorul ce deosebeste aceste procesoare de alte procesoare UG. </p> <p>3. Structura caii de date la procesoarele digitale de semnal cu aritmetica in virgula fixa. /4. in virgula mobila.Calea de date(data path)Structura caii de date la proc. in v. m. este asemanatoare, cu cea de la proc. in v. f., dar cu anumite particularitati: </p> <p> cele mai multe proc. de semnal in v.m. cu calea de date organizata a.i. sa poata realiza operatii in v.m. si v.f.(nu pot exec. simultan atat oper. in v.f., cat si in v.m.) </p> <p> unele proc. cu funct. in v.m. poseda 2 cai de date separate: o cale de date pt. oper. in v.m. si alta pt. oper. in v.f.(ea este mai putin flexibila decat la proc. care lucreaza nativ in v.f.) </p> <p>De exemplu: DSP 32XX are o cale de date pt. oper. in v.f. destinata, in special, calculului adreselor (nr. intregi), si o alta caale de date pt. prelucrari in v.m. </p> <p>- in cazul proc. care au 2 cai de date (pt. v.m. si pt. v.f.),cea de a doua cale nu include multiplicator </p> <p>- la calea de date pt. proc. in v.m. este prezent multiplicatorul (el accepta, de regula, 2 operanzi in v.m. pe 32b) </p> <p>Spre deosebire de proc. in v.f., unde rezult. sunt reprez. in precizia reala(16x16=32b), datele de iesire (la proc. in v.m) de la multiplicator sunt reprez. pe o lungime 50-52b (32x32b=64b), mai mica decat ar fi nevoie (este o reprez. pe format redus, care asigura totusi o precizie buna). </p> <p>UAL: principalelel operatii executate: +,-,determinarea val. absolute, determin. val. maxime si minime etc. </p> <p>Operatii speciale: calculul cal. reciproce a rad. patrate, calculul simultan a sumei si diferentei a 2 marimi, conversie v.m. v.f., conv. de format. </p> <p>UAL e folosit pt. a implementa oper. de adun. si scadere intr-o sg. instr. </p> <p>Unele proc. de semnal in v.m. pot executa, in plus, multiplicare si acumulare intr-o sg. instructiune, iar alte pot executa adunare si acumulare (la + si acum. avem rezultatul disponibil imediat). </p> <p>UAL la proc. in v.m. nu poate executa, in gen., oper. logice la nivel de bit, atunci cand numerele sunt reprez. in v.m. </p> <p>6. Metode pentru atenuarea/eliminarea efectelor depasirii de scala</p> <p>(overflow) la procesoarele digitale de semnal cu functionare in virgula fixa</p> <p>Depasirea de scala(overflow, underflow) Ca si proc. in v.f., la proc. in v.m., aceste situatii: depasirea de scala si aparitia unor nr. f. mici, sunt tratate ca exceptii. Aceste exceptii produc situatii anormale (rez. sunt eronate). Aceste stari sunt memorate in reg. de stare prin setarea unor bistabili asociati acestor stari. In alte situatii, aparitia acestor stari declanseaza in mod automat o intrerupere. La proc. in v.m., overflow are un efect mai putin deranjant decat la proc. in v.f., deoarece proc. in v.m. ofera o gama dinamica mult mai mare decat proc. in v.f. </p> <p>Pt. rezolvarea acestei probleme (overflow): se utiliz. met. saturatiei (inlocuirea marimii cu val. max. sau min. reprezentabila) sau se declanseaza automat o intrerupere si se rezolva depasirea din program. </p> <p>Aparitia unor val. prea mici (underflow): marimea nu poate fi reprezentata cu nr. de biti disponibili apare cand se inmultesc 2 nr. f. mici. </p> <p>Solutii: se memoreaza val. 0 ca rezultat al operatiei si este setat bistablilul pt underflow (se memoreaza in reg. de stare). Proc. in v.m. pot monitoriza si alte situatii limita: impartirea la zero se declanseaza o intrerupere.</p> <p>7. Arhitectura memoriei la procesoarele digitale de semnal. Arhitectura Harvard.</p> <p>ARHITECTURA MEMORIEIProc. de semnal. tb. sa realizeze un nr. mare de operatii in circuit. de timp. Oper. sunt in gen. simple, iar viteza cu care sunt executate e mare. Pt. a obtine aceasta vit. mare, nu este suficienta o crestere a performantelor caii de date. In afara de oper. de prel. propriu-zisa, operatiile implica si transferuri de date din/in memorie. </p> <p>In consecinta, tb. executate modif. si la nivelul mem.pt. a obt. o productivitate ridicata(organizarea mem. modul de interconectare a mem. cu calea de date) </p> <p>Structura memoriei(modul de organizare): </p> <p>-cel mai simplu mod de organizare este cel intalnit la proc. UG </p> <p>aceasta structura este caract. proc. secventiale (Von Neumann) </p> <p>-este o arie unica de mem., externa in general, care este accesata de procesor prin intermediul magistralei de date si adrese unice. </p> <p>Mem. e fol. pt. stocarea codurilor si a datelor. Ambele tipuri de informatii sunt transf. pe mag. de date implica transfer secvential nu e bun pt proc. de semnal, unde e nevoie de o productivitate mare. Solutie : separarea mem. in mai multe bancuri si prevederea unor mag. distincte pt. date si coduri. </p> <p>In cazul proc. de semnal, e fol. arhitectura HARVARD. </p> <p>In cazul proc. de semnal, arh. Harvard standard e modificata, in sensul ca exista posibilit. de transfer intre cele 2 blocuri de mem. Modificarea ofera posibilit. de a transfera info intre cele 2 tipuri de mem. cand se initializeaza sistemul, date din mem. fixa pt. programe pot fi transferate in mem. de date (de tip ROM). </p> <p>Av. arh. Harvard: cele 2 blocuri de mem. pot fi accesate simultan. De exemplu: daca un alg. necesita executarea a 4 cicli de acces al mem., ei pot fi executati in 2 cicli instructiune. Aceasta organizare permite estragerea in paralel a codurilor si a datelor (codul instr. curente si datele asociate ei sau codul instr. urmat. si datele instr. anterioare). Deoarece mem. sistemului este impartita (mem. pt. date si pt .coduri) cu unitati de accesare diferite, pt. accesarea datelor pot fi fol. si tipul de adresare speciale; adresarea circulara, adresarea modulo. etc.</p> <p>9. Metode pentru reducerea numarului de accesari ale memoriei de program.</p> <p>Facilitati ptr reducerea ciclului de acces al memoriei. Timpul consumat ptr accesul memoriei face parte din timpul total al unui algoritm.Multi dintre algoritmii PDS implica constrangeri majore de timp =&gt; se iau masuri ptr dim timpului de acces al memoriei. Datorita acestor facilitati se obtine o reducerea timpului de acces atat ptr accesarea memoriei de program cat si ptr accesarea memoriei de date. </p> <p>Masuri folosite: </p> <p>a)introd unor arii de meorie in structura interna a procesorului separate, ptr stocarea programelor si a datelor si evitarea astfel a folosirii memoriei externe;</p> <p> b)folosirea arhitecturii Harvard (separarea memoriei de program de cea de date); constituirea de bancuri separate de memorie su magistrale separate de acces =&gt; datele si codurile se transfera simultan; </p> <p>c)prevederea de memorie cache ptr programe (meorie tampon rapida, situata intre memoria principala de mare capcitate si procesor cu care procesorul poate lucra cu o viteza mai mare). </p> <p>In cazul procesoarelor PDS sunt prevazute blocuri de memorie cache de arii reduse situate intre nucleul procesorului si restul memoriei de program. Aceasta se foloseste ptr a astoca o parte din codurile care exista in memoria de program eliminand astfel necesitatea executarii unor ciclii de acces cu memoria de program de baza care este mai lenta decat memoria cache=&gt; procesorul poate sa execute cicli suplmentari cu memoria ptr extragerea/screirea datelor in memoria de date. </p> <p>11. Metode de adresare a datelor folosite de procesoarele digitale de</p> <p>semnal.Moduri de adresare: sunt specifice unui procesor particular. Exista moduri generale de adresare la majoritatea procesoarelor PDS si moduri specifice de adresare.Ptr calculul adresei operanzilor uPUG dispun de unitati de adresare: unitati aritmetice simple, diferite de ALU; ele fac operatii simple, incrementari, deplasari. </p> <p>1.Adresarea implicita: adresele opranzilor sunt specificate de operatia executata. Ex: Motorola DSP 16XXX: pot executa P=X*Y-&gt; 2 registrii de operanzi, iar rezultatul se pune intr-un registru special P. Avantaj: folosesc cuvinte de lungime minima, operatiile putandu-se scrie si condensat. </p> <p>2.Adresarea imediata: aici operandul este continut un cod. Operandul poate fi continut in cuvantul codului operatiei (daca este operand scurt) sau in codul cuvantului situat imediat dupa operatie (operand lung). Ex: ADSP 21XX: AX0=1234 -&gt; incarca 1234 in registrul AX0 (operand scurt). </p> <p>3.Adresarea directa (absoluta): folosita atunci cand operandul este in memorie. Ex: ADSP 21XX: AX0=DM(1000) -&gt; se incarca in AX0 data de la adresa 1000. Adresare a) scurta: adresa in memorie este specificata cu un nr unic de biti; b) lunga: adresa este specificata cu un nr mare de biti. </p> <p>4.Adresarea directa a registrelor: operanzii se afla in registrele procesorului; registrele sursa si destinatie sunt specificate in codul instr. Ex: TMS 320C3X: SUBF R1,R2(R1)-(R2)-&gt;(R2); este specificata procesoarelor PDS cu multe registre. </p> <p>5.Adresarea indirecta a memoriei cu registrele: se foloseste ptr adresarea operanzilor din memorie; adresa se memorie este specificata prin registre.Ptr aceasta tehnica unele procesoare folosesc registre de UG iar altele folosesc registre speciale (registre de adresare). Avantaje:a) pot fi adresate eficient date de tip bloc sauu sir folosind contor; b) este eficienta dpdv al modului de codare a instr (cod mai scurt). </p> <p>6.Adresarea indirecta cu registru de pre/post in...</p>