12. Signalų apdorojimo mikroprocesoriai
[1,2,3]
Per paskutinius 20 metų vyravo pastovi tendencija kurti kompiuterius su vis įvairesnėmis ir sudėtingesnėmis instrukcijomis. Todėl kai kurie 16 bitų mikroprocesoriai turi daug sudėtingesnes instrukcijas negu didieji 1960 - metų kompiuteriai. Tačiau per paskutiniuosius kelis metus atsirado populiari alternatyva kurti procesorius, turinčius mažos apimties paprastų instrukcijų sistemа. Todėl tokie kompiuteriai vadinami RISC - Reduced Instruction Set Computers - supaprastintų instrukcijų sekos kompiuteriai (SISK). Sudėtingų instrukcijų sekos kompiuteriai vadinami CISC (Complex Instruction Set Computers). Esant tam tikroms sаlygoms RISC kompiuteriai gali būti daug našesni už CISC kompiuterius. Tačiau palyginti yra gana sunku, nes vienos CISC instrukcijos atliekamus veiksmus RISC kompiuteris įvykdo naudodamas daugelį savo instrukcijų. Todėl kompiuterius lyginti pagal atliekamų per sekundę instrukcijų skaičių būtų neteisinga. Be to, mašininės kalbos RISC kompiuterių programos sudarytos iš daug didesnio instrukcijų skaičiaus negu ekvivalentiškos CISC programos ir todėl jos užima daug daugiau atminties saugojimui. RISC kompiuterių pavyzdžiai yra IBM RS 6000 ir naudojantys MIPS mikroprocesorių SUN SPARC architektūros kompiuteriai.
Visiškai priešingu keliu nuėjo Analog
Devices korporacija, kurdama skaitmeninių signalų apdorojimo procesorius ADSP,
kurie atlieka daugybę sudėtingų operacijų per vieną mašinos taktą.
Trumpai susipažinkime su DSP procesorių architektūra nagrinėdami ADSP - 21xx
programuojamų mikroprocesorių ir mikrokompiuterių šeimа.
Skaitmeninių signalų apdorojimo (Digital Signal Processing DSP) taikymas
Pranešimų gavikliai, korinis ryšys, belaidės komunikacijos, pagrindinių stočių įranga, Bluetooth technologija.
Mobilieji telefonai, kuriais šiandien naudojasi, jau turi nemažai įdomių funkcijų. Kai kurie jų atpažįsta savininko balsą ir paliepti paskambina norimu numeriu; kai kurie modeliai turi Voratinklio naršykles ar derina telefono funkcijas su asmeninio asistento:. Ateity padaugės mobiliųjų telefonų su spalvotais skystųjų kristalų ekranais, jie galės veikti kaip radijo ir net televizijos transliacijų imtuvai. 3Com Palm tipo įranginiai bus integruojami į mobiliuosius telefonus, o duomenis su pagrindiniu kompiuteriu galėsime sinchronizuoti tiek įstatę į telefoną į kombinuotą pakrovimo/sinchronizavimo lopšelį, tiek ir GSM ryšio tinklais. Mobilieji telefonai galės perduoti komandas ir namų valdymo atsiskaitymams tad naujos kartos DSP dėka mobilieji telefonai gali tapti tarsi pagrindinio darbo ar namų kompiuterio tęsiniu bet kurioje vietoje.
Audiotechnika
Skaitmeninis garsas, MP3 kodavimas ir iškodavimas, filtravimas ir stiprinimo sistemos.
Viena naujausių ir įdomiausių technologijų šiuo metu kuriama Motorola,Dolby ir Lake Technologies laboratorijose. Didesnė DSP sparta ir programavimo galimybės, mažesnis energijos suvartojimas ir procesorių dydis leido inžinieriams sukurti skaitmeninio garso pilnos apsupties Dolby ausines. Kiekvienas, bandęs gauti apsupties garsą dėliodamas aplink AK ar garso atkūrimo sistemą garsiakalbius, žino, kad tai yra nepatogus dalykas: painiojasi laidai, neretai garsiakalbiams sunku surasti vietos, tyliai klausant sunku išgirsti trimačio garso efektus. Dolby ausinės gali iš esmės pakeisti žaidimų mėgėjų pramogas. Kokybiškas trimatis vaizdas monitoriuje ir pilnos apsupties trimatis garsas ausinėse sukurs iki šiol neįmanomus įspūdžius. Įdomu tai, kad Dolby ausinės visą reikalingą įrangą turės savo korpuse, tad trimačius garso efektus galės girdėti kiekvienas, kuris turi AK su garso išvadu ausinėms. Šios ausinės, žinoma, puikiausiai tiks ir tiems, kurie norės žiūrėti DVD filmus netrukdydami kitiems namiškiams.
Modemas ir internetas
Mikroschemos modemams, ADSL, ISDN, ATM, vietinių tinklų įranga, tinklų koncentratoriai ir srautų pasiskirstymas, interneto IP telefonai.
Paprasti komutuojamojo ryšio modemai, regis, priėjo liepto galą. Šimati tūkstančių jų dar tebegamina, tačiau svorio centras krypsta link skaitmeninių abonento linijų ADSL ir modernesnių šios technologijos variantų. Kadangi DSL įrangai reikia derinti kelis ryšio būdus balso ir duomenų be DSP neįmanoma išsiversti. Visos ADSP gamintojos labai aktyviai tobulina produktus šiam rinkos segmentui. Nebetoli ateityje yra VDSL įrenginiai, kurių sparta leis naudoti vaizdo transliacijoms iš interneto, rengti vaizdo konferencijas. Pagaliau realybe gali tapti ir interneto telefonai, kurių populiarumą iki šiol stabdė netobula įranga ir palyginti nedidelis nuolat prie interneto prijungtų kompiuterių skaičius. Dar svarbesnę, tik gal mažiau pastebimą funkciją DSP atlieka duomenų srautų valdymo įrenginiuose. Kiekvieno interneto paslaugų teikėjo sėkmė tiesiogiai priklauso nuo to, kaip sėkmingai ir be klaidų veikia koncentratoriai, maršrutizatoriai ir kita tinklo įranga.
Automobiliai ir transportas
Elektronika ir apsaugos sistemos, stabdymo sistemos, variklio diagnostika ir valdymas, vairuotojo ir keleivių saugumo sistemos.
Šiuolaikinį automobilį valdote ne tik jūs, bet jį valdo ir kompiuteris. DSP yra apsaugos ir signalizacijos sistemos širdis; slidžiame kelyje ratų blokavimo padeda išvengti DSP valdoma ABS sistema; analoginiai gavikliai nuolat renka pačią įvairiausią informaciją apie variklio darbą ir perduoda ją signalų apdorojimo centrui. Dalis šios informacijos matoma prietaisų skyde, kita yra naudojama bendrosios stebėjimo ir diagnostikos posistemėms, kurios praneša vairuotojui apie galimus gedimus ar profilaktinės apžiūros būtinybę. Automobilyje įrengta geopozicinė (GSP) sistema gali padėti surasti kelią nežinomame mieste. DSP naudoja ir triukšmo slopinimo įranga automobilio audiosistemoje bei įvairios komunikacijų priemonės. Net žmogaus gyvybė automobilyje priklauso nuo skaitmeninio signalo procesų būtent jie valdo oro pagalvių išsiskleidimą eismo nelaimės atveju.
Buitinė technika
Buitinių įrenginių valdymas, HDTV, kabelinės televizijos sistemos, vaizdo komunikacijos
Robotizuoti dulkių siurbliai patys pasirenkantys darbo režimą ar apeinantys kliūtis atrodo lyg technologinė išmonė, tačiau DSP buitinėj etechnikoje naudojami ne vien futuristiniuose produktuose. Dažniausiai jų užduotys labai paprastos: pasirinkti tinkamą šaldymo režimą šaldytuvui, kad galima būtų sutaupyti elektros energijos; skalbimo mašinoje tinkamai nustatyti apsukas, skalbimo laiką ir skalavimo režimą taip, kad skalbiniai liktų švarūs, nebūtų sunaudota daugiau vandens ar skalbimo priemonių, nei reikia. Vis daugiau DSP yra naudojama buitinėje garso ir vaizdo technikoje. Garso stiprintuvai naudoja A/D ir D/A keitiklius bei DSP signalo filtravimui ir stiprinimui, vaizdo magnetofonai naudoja analogišką įrangą kokybės kompensavimui, o DVD grotuvai įrašyto disko signalo iškodavimui. DSP veikia skaitmeniniuose televizoriuose ir kabelinėse TV tiuneriuose, juos naudosime ateityje sudarydami transliacijos tinklelį pagal savo skonį ir poreikius.
Pramoniniai įrenginiai
Stebėjimas, matavimai, diagnostika ir valdymas, pramoniniai robotai
Kad ir kokios būtų svarbios pramonės staklės ir kiti įranginiai, jais domisi tik šios srities specialistai. Visuomenės dėmesį patraukia nebent pramoniniai robotai, kurių atsiradimas ir tobulėjimas taip pat tiesiogiai susijęs su DSP technologijos. Gavikliai ir A/D keitikliai yra roboto jutimo organų atitikmuo per juos jis gauna vaizdo, garso ar paviršių faktūros, temperatūros bei kitus duomenis. DSP preciziškai tiksliai valdyti savo galūnes-įrankius. Pramoniniai robotai seniai pakeitė žmogų pavojingose sveikatai aplinkose, be jų būtų sunkiai įsivaizduojama ir šių dienų automobilių pramonė. Iš dalies maža DSP kaina ir mažas ploto bei energijos suvartojimas galbūt leis mums po 5 ar 10 metų ir namie turėtų autonominius robotus; galbūt naudingesnius nei Sony šunytis.
Per artimiausią dešimtmetį DSP sparta labai smarkiai padidės. Iki 2010-ųjų Texas Instruments ketina sukurti DSP, galintį per sekundę atlikti trilijonus instrukcijų. Tokie procesoriai bus 230 kartų spartesni už naudojamus šiandien. Manoma, kad jie bus naudojami valdymo kompiuteriams, interneto televizijai,sveikatos diagnostikos prietaisams, autonominiams namų robotams ir videotelefonams.
Po dešimties metų viename luste bus integruota po keliolika DSP procesorių, kurių kiekvienas turės 500 ar daugiau milijonų tranzistorių. Tokia integracija leis šiandieninio nešiojamojo kompiuterio galią sutalpinti į rankinio laikrodžio korpusą. Jau 2005 metais naujos DSP technologijos įgalins mobiliųjų komunikacijų tinklais siųsti ir gauti ne tik garso, bei vaizdo informaciją.
DSP mums leidžia kasdien vis didesnę realaus pasaulio dalį paversti skaitmenine. Šis virsmas vis spartėja ir yra nebesustabdomas.
Trumpa DSP istorija:
Jei DSP laikytumėm bet kokio signalo apdorojimo technologija, tai jos ištakos siektų XVII amžių ir pirmuosius astronominius bei Laplace matematinių transformacijų skaičiavimus.
DSP principas elektronikoje taip pat nėra naujas. Atskiri DSP grandies komponentai buvo naudojami daugelyje elektroninių ir pramoninių įrenginių. Kai kuriais duomenimis, pirmą kartą masiškai DSP technologija buvo panaudota 1978-aisiais Texas Instruments sukurtame žaisle Speak&Spell, tačiau jis turėjo tik fiksuotas signalo apdorojimo funkcijas.
979-aisiais Intel sukūrė analogiškų signalų procesorių 2920, kuris dažnai laikomas pirmuoju DSP procesoriumi. Vienam jo ciklui prireikdavo 9000 ns, tad praktiškoms užduotims jis buvo gerokai per lėtas. Nesugebėjusi parduoti visų pagamintų 2920 modelio lustų Intel daugiau į DSP rinką, nebesiveržė, bet visiškai ja domėtis nepamiršo. MMX technologija Pentium procesoriuose taip pat priskirtina DSP sričiai.
Pirmieji programuojamieji DSP buvo sukurti 1980-aisiais Bell laboratorijose ir Japonijos elektronikos konglomerate NEC.
Daugelis DSP eros pradžią skaičiuoja nuo 1982-ųjų, kai Texas Instruments sukūrė TMS32010 pirmąjį komercišką sėkmingą DSP procesorių, kurio įpėdiniai vėliau užėmė tokią pat dominuojančią padėtį, kaip ir Intelx86 procesoriai AK rinkoje. Paaiškėjo, kad Dsp sparta didėja panašiai, kaip ir kitų mikroprocesorių,- t.y. per pusantrų metų ji padidėja dvigubai.
Per 20 metų DSP imtų naudoti beveik visose srotyse, kur tik naudojami elektroniniai komantarai. Ypač ši rinka suklestėjo pasirodžius pirmiesiems mobiliojo ryšio telefonams. Be DSP būtų sunku kurti ir naujas didelio pralaidumo interneto priemones.
DSP gamintojai
Analog Devices. Kaip sako bendrovės pavadinimas, ji gamina analoginės informacijos surinkimo irenginius, A/D ir D/A keitiklius, daugybę šiose srityse naudojamų mikroschemų. Analog Devices kuria daug DSP produktų: nuo bendrosios paskirteis modelių iki labai siausos specializacijos DSP.
Intel. Nors Intel sukūrė pirmąjį DSP lustą, tačiau daugiau tokios technologijos nebevystė. Tik pernai metų pradžioje, pastebėjus, kad nepaprastai didėja mokroschemų poreikis patiems įvairiausiems elektroniniams įrenginiams, sudarė sutartį su Analog Devices kartu kurti naujus DSP procesorius.
Lucent. Ši bendrovė paveldėjo AT&T Bell Laboratiers sukurtas technologijas ir sėkmingai jas tobulinti. Daugiau kaip 20 metų patirtis sėkmingai naudojami komunikacijų rinkos produktams murti. Lucent DSP naudojami interneto, komutuojamo ir belaidžio ryšio įrenginiuose, mobiliuosiuose telefonuose, pranešimų gavikliuose, skaitmeniniuose autoatsakikliuose ir kituose panašiuose įrenginiuose.
Motorola. Motorola yra viena didžiausių puslaidininkių, mikroschemų ir procesorių gamintoja pasaulyje. 1998-aisiais ji šios produkcijos pardavė už 7,3 milijardo JAV dolerių. Visos bendrovės pajamos tais pačiai metais siekė 29,4 milijarddo JAV dolerių. Motorola stengiasi sukurti vieningą Dsp Sistemą, pramintą Digital DNA, ir , bendrovės teigimu, turi sukūrusi vienintelį visiškai suderinamą nuo 16 iki 32 bitų DSP rinkinį.
Texas Instruments. Texas Instruments yra labiausiai DSP srityje besispecializuojanti bendrovė. Puslaidininkių verslas duoda apie 83% visų firmos pajamų. TI DSP yra patys populiariausi, jiems yra sukurta daugiausia programavimo priemonių. Forward Concepts duomenimis, TI yra didžiausia DSP gamintoja jos rinkos dalis siekia 47,1%.Texas Instruments taip pat gamina skaičiuoklius ir delninius kompiuterius, mikroveidrodžių projektorius bei kitas elektronines sistemas. Šiaurės ir Pietų Amerikoje, Azijoje ir Europoje dirba 37 tūkstančiai Texas Instruments specialistų.
Zilog. Viena seniausių procesorių gamintojų asmeninių kompiuterių rinkoje. Klestėjo ankstyvųjų AK laikais, vėliau buvo priversta rinką užleisti Intel. Iki šiol gamina DSP procesorius, mobiliuosius telefonus, skaitmeninius televizorius, elektros srovės valdymo įrenginiuose.
Be didžiojo trejeto Analog Devises. Motorola bei Texas Instruments ir kitų paminėtų bendrovių, JAV, Japonijoje ir kitose šalyse DSP kuria dar daug įvairių firmų. Dažniausiai jų produktai skirti labai siauro taikymo arba tiesiog savoms reikmėms.
ADSP 21XX šeima [L.]
ADSP 21XX yra programuojami μP ir μK skaitmeninių signalų apdorojimui DSP (digital signal processing) ir kitoms operacijoms, naudojantys modifikuotų Hardvardo architektūrą, paremtų atskiromis duomenų ir instrukcijų magistralėmis (bus).
ADSP 2101 ir tolesni yra μK, parenti 2100 μP. Jose be pagrindinių μP elementų yra 1K 16 bitų duomenų (data) RAM ir 2K 24 bitų programų RAM, nuoseklūs bei lygiagretūs (2111) uostai, taimeris bei pertraukimų realizavimo mazgai per vieną taktą (cycle) μP paima (fetch) operandų iš vidinės programų atminties, operandų iš vidinės programų atminties ir kitų instrukcijų iš vidinės programų atminties. μK pagaminti greitaveikio 1.0 μm dvigubo sluoksnio (double layer) metalizuoto KMOP (CMOS) proceso pagrindu ir dirba 50 MHz vidiniu bei 12.5 MHz išoriniu sinchrodažniu, realizuodami visas komandas per 80 ns.
ADSP 2101 būna 68 kojelių PGA (pin grid array) ir 68 laidelių PLCC (plastic leaded chip carrier) korpuse.
21XX šeimoje yra šie bazinės architektūros elementai (pav. 1) :
- aritmetinis loginis įrenginys ALU (arithmetic logic unit);
- daugintojas akumuliatorius MAC (multiplier accumalator);
- postūmiklis BS (barrel shifter);
- du duomenų adreso generatoriai DAG (data address generators);
- programų sekiklis PS (program sequencer)
Efektyvus duomenų perdavimas pasiekiamas naudojant penkias vidines magistrales:
- programų atminties adreso PMA (prodram memory address);
- programų atminties duomenų PMD (prodram memory data);
- duomenų atminties adreso DMA (data memory address);
- duomenų atminties duomenų DMD (data memory data);
- rezultato R (result).
ADSP-21xx asembleris pagrįstas paprastai skaitoma ir koduojama algebrine sintakse, skaičiavimų ir duomenų perdavimų šaltiniai ir kryptys yra tiesiogiai rašomi kiekviename asemblerio teiginyje (statment), išvengiant specialių pažymėjimų. Kiekviena instrukcija telpa 24 bitų žodyje ir yra įvykdoma per vieną taktą. Yra 5 pagrindinės instrukcijų kategorijos: duomenų perdavimo (data move), skaičiavimo (computational), programų srautų valdymo (floю control), kitos instrukcijos.
16 bitų ALU atlieka sudėtį, atimtį, inversiją, interementaciją, dekrementaciją ir ablolintizaciją (abs. vertė), du dalybos primytivus, per kuriuos gali būti realizuota daugiataktė dalyba, loginės funkcijos AND, OR, XOR, NOT (pav. 2)
Taip pat ALU yra x, y du 16 bitų įėjimo uostai, vienas išėjimo uostas R, pernešimo ir aritmetinio būvio registro ASTAT signalo CI priėmimo grandinė. ALU generuoja 6 būvio (status) signalus: nulio AZ (zero status), neigiamo AN (negative status), pernešimo AC (carry status), perpildymo AV (overflow status), x įėjimo ženklo AS (x input sign status), liekanos AQ (quotient status), kurie įrašomi (lached) į ASTAT takto pabaigoje. ALU x įėjimo uostas per multiplekserį informaciją priima iš AX registrų ir iš rezultato R magistralės.
AX registrai AX0 ir AX1 yra rašomi ir skaitomi iš DMD magistralės. Y įėjimo uostas gali priimti informaciją iš AY registrų AY0 ir AY1, kurie skaitomi ir rašomi iš DMD magistralės ir rašomi iš PMD magistralės.
Instrukcijų seka taip pat leidžia skaityti šiuos registrus per PMD magistralę, bet čia nėra tiesioginio kontakto; šios operacijos naudoja DMD PMD magistralių apsikeitimo vienetą. AY registro failo išvedimas yra taip pat dvigubo uosto sąsajos tipo: vienas AY registras tiekti įvedimą į ALU kol kitas tuo pačiu metu valdo DMD magisrtalę.
ALU išvedimas yra įkraunamas į ALU grįžtamojo ryšio (AF) registrąarba ALU rezultato (AR) registrą. AF registras yra ALU vidinis registras kuris leidžia ALU rezultatus tiesiogiai panaudoti kaip ALU Y įėjimą. AR registras gali valdyti DMD bei R magistrales. Jis taip pat įkraunamas teisiai iš DMD magistrlės. Instrukcijų seka taip pat leidžia skaityti AR per PMD magistralę, bet čia nėra tiesioginio kontakto; ši operacija naudoja DMD PMD magistralių apsikeitimo vienetą.
Bet koks registras susietas su ALU gali būti skaitomas ir rašomas tame pačiame cikle. Registrai yra skaitomi ciklo pradžioje ir rašomi jo pabaigoje. Nuskaitymo metu yra nuskaitomos reikšmės, įkrautos ciklo pabaigoje.
Nauja reikšmė įrašoma į registrą negali būti nuskaitoma iki ateinant kitam ciklui. Tai ledžia įvedimo registrui tiekti operandą į ALU ciklo pradžioje ir būti atnaujintui su sekančiu operandu iš atminties to pačio ciklo pabaigoje. Tai tai pat leidžia rezultato registrą išsaugoti atmintyje ir atnaujinti su nauju rezultatu tame pačiame cikle.
ALU susideda iš dubliojančių registrų grupės (pav. 2). Iš tikrųjų yra dvi grupės: AR, AF, AX ir AY registrų failai. Tačiau tik viena grupė yra prieinama takto metu. Papildoma registro grupė gali būti aktivuota ypač greitu įjungimu. Nauja užduotis, tokia kaip servizo rutinos nutraukimas, gali būti vykdoma be esamo būvio pernešimo į atmintį. Šių pasirinkimų, pirminio ar kintamo registro, grupės yra kontroliuojamos 0 bito procesorio registro padėties (MSTAT). Jei bitas 0, pirma grupė yra parinkta; jei 1, antra grupė yra parinkta.
Daugintuvas Akumuliatorius (MAC) [L.]
Daugintuvas Akumuliatorius aprūpina aukšto greičio daugyba, daugyba su kaupiamąja sudėtimi, daugyba su kaupiamąja atimtimi, prisotinimu ir išvalymu iki 0 funkcijomis. Grįžtamasis ryšys leidžia akumuliatoriaus išėjimo dalį tiesiogiai panaudoti kaip vieną iš daugiklių sekančiame cikle.
Daugintuvas turi du 16 bitų įėjimo uostus X ir Y, ir 32 bitų rezultato išėjimo uostą P. 32 bitų rezultatas yra perduodamas į 40 bitų sumatorių / atėmiklį, kuris prideda ar atima naują rezultatą iš turinio daugintuvo rezultato registro (MR), ar praveda naują rezultatą teisiai į MR. MR registras yra 40 bitų. Jis susideda iš 3 mažesnių registrų: MR0 ir MR1, kurie yra 16 bitų, ir MR2, kuris yra 8 bitų.
Sumatorius / atėmiklis, didesnis kaip 32 bitų, leidžia tarpinias perpildymo operacijas. Daugintuvo perteklio (MV) būvis nustatomas,kai akumuliatorius persipildo virš 32 bitų.
MAC įvedimo / išvedimo registrai panašūs į ALU registrus. X įėjimo uostas gali priimti duomenis iš MX registrų (MX0 ir MX1) ar iš bet kurių su R magistrale susietų visų blokų išėjimo registrų. Y įėjimo uostas gali priimti duomenis iš MY registrų (MY0 ir MY1) ar iš MF registro. My registrai gali būti nuskaitomi ir įrašomi iš DMD magistralės ir įrašomi iš PMD magistralės. MX ir MY išėjimai yra sudvejinti , sudarant galimybes vienu metu valdyti 2 objektus.
Sumatoriaus / atėmiklio išėjimas eina į MF arba MR registrą. MF grįžtamojo ryšio registras, kuris leidžia 16-31 rezultato bitus tiesiogiai panaudoti kaip daugiklį Y įėjimo ankstesniame cikle. 40 bitų sumatorio / atėmiklio registras (MR) yra padalintas į 3 dalis: MR2, MR1, ir MR0. Visi šie registrai gali būti tiesiogiai pakraunami iš DMD magistralės ir išvesti per DMD ar R magistralę.
Bet kuris registras susietas su MAC gali būti skaitomas ir rašomas tame pačiame cikle. Registrai yra skaitomi ciklo pradžioje ir rašomi jo pabaigoje.
Nuskaitymo metu yra nuskaitomos reikšmės, įkrautos prieš tai buvusio ciklo pabaigoje. Nauja reikšmė įrašoma į registrą negali būti nuskaitoma iki ateinant kitam ciklui. Tai ledžia įvedimo registrui tiekti operandą į MAC ciklo pradžioje ir būti atnaujintui su sekančiu operandu iš atminties to pačio ciklo pabaigoje. Tai tai pat leidžia rezultato registrą išsaugoti atmintyje ir atnaujinti su nauju rezultatu tame pačiame cikle.
MAC susideda iš dubliojančių registrų grupės, parodytos (paveikslėlyje 30. Iš tikrųjų yra dvi grupės: MR, MF, MX ir MY registrų failai. Tačiau tik viena grupė prieinama vieno takto metu. Papildoma registro grupė gali būti aktivuota ypač greitu įjungimu. Nauja užduotis, tokia kaip servizo rutinos nutraukimas, gali būti vykdoma be esamo būvio pernešimo į atmintį. Šių pasirinkimų, pirminio ar kintamo registro, grupės yra kontroliuojamos 0 bito procesorio registro padėties (MSTAT). Jei bitas 0, pirma grupė yra parinkta; jei 1, antra grupė yra parinkta.
Postūmiklis [L.]
Jis skaitomas ir rašomas iš 5 jaunesniųjų DMD magistralės bitų. Jame saugomas papildomas kodas. 8 bitų SE registras (shifter exponent) talpina eksponentės reikšmę per normalizavimo ir denormalizavimo operacijas. Jo papildomo kodo vertė yra skaitoma ir rašoma iš DMD magistralės. Kai SB ar SE turiniai išvedami į DMD magistralę, jie išplėčiami iki 16 bitų vertės. Visi registrai skiatomi ir rašomi per vieną taktą, jie taip pat yra sydvejinti. Jų grupę (1-ąj ar 2-ąją) apsrendžia MSTAT bito vertė (kaip ir ALU bei MAC).
Įėjimo signalo postūmį apsprendžia kontrolinis kodas C ir HI/LO atraminis signalas. C kodas yra 8 bitų ksaičius su ženklu, kuris parodo įėjimo signalo postūmio kryptį ir pozicijų skaičių. Teigiami kodai reiškia kairį postūmį (viršun), o neigiamikodai dešinį postūmį (žemyn).kontrolės kodas gali ateiti iš SE registro, būti invertuotas SE turinys ar perduotas instrukcijoje. HI/LO apsprendžia postūmio atramos tašką. HI būsenoje visi postūmiai nukreipiami į SR1 viršutinį išėjimo lauką, o LO būsenoje į SR0 apatinį išėjimo lauką. Postūmiklis visus bitus, stumiamus į dešinę, užpildo nuliais, o į kairę išplėtimo bitais X, kuriuo gali būti įėjimo vyriausias bitas MSB, AC bitas iš ASTAT registro ar 0.
OR/PASS logika tikslaus skaičiaus perstumtas sekcijas sukomponuoti į paprastą vertę. Kai pasirenkamas PASS, perstūmiklio masyvas perduodamas į rezultato registrą SR nepakeistas. Kai pasirenkama OR, SA išėjimas logiškai sudedamas su SR ir rezultatas įkraunamas į SR.
Eksponentės detektorius nustato eksponentės reikšmę postūmiklio įėjimui. HI būseoje šis įėjimas interpretuojamas kaip paprasto tiklumo skaičius ar dvigubo tikslumo skaičiaus viršutinė dalis. Tuomet eksponentinis detektorius nustato kodą,perstumtinų aukštyn bitų skaičių. Kodas yra neigiamas ir tampa efektyviąja eksponente mantisos formavimui ir pašalinant nereikalingus ženklo bitus. Išplėstinėje HI būsenoje HIX įėjimas interpretuojamas kaip ALU sekcijoje įvykdytos sumos ar skirtumo rezultatas, kuris gali būti persipildęs. Todėl eksponentės detektorius įvertina aritmetinio persipildymo bitą AV, prijungdamas jį prie normalizuotos mantisės. Jis taip pat perduoda į ASTAT postūmiklio ženklo bitą SS. LO būsenoje įėjimas interpretuojamas kaip dvigubo tikslumo skaičiaus žemesnioji pusė. Tuomet SE registras įkrauųnamas eksponentės detektoroiaus išėjimu, kai viršutinėje dalyje yra visi ženklo bitai.
Eksponentės palyginimo logika naudojama postūmiklio įėjimo kodų masyvedidžiausiai eksponentės reikšmei surasti, nustatant blokinę eksponentę. Jei surastoji eksponentė yra didesnė už esamą SB registre, pastaroji reikšmė įkraunama į SB.
Yra 2 DAG, leidžianteiji vienu metu kreiptis į programų ir duomenų atmintį. Jie sukuria netiesioginio adresavimo galimybes, realizuoja automatinę adreso modifikaciją. DAG1 generuoja duomenų atminties adresus ir gali įvykdyti bitų reversavomi procedūrą. DAG2 generuoja ir duomenų atminties adresus ir programos atminties adresus, bet neturi bitų reversavimo talpą.
Su DAG1 išėjimo adresai gali būti bitų reversuojami parenkant įprastą bitą registre MSTAT. Po netiesioginių duomenų priėmimo, M registro detalė yra pridedama prie I registro, kad sugeneruoti naują I reikšmę. I ir M registrų pasirinkimas yra nepriklausomas kiekviename DAG.
L ir I registrai yra pora ir pasirinkimas L registro yra apibrėžtas I registro naudojimu. Kai tik I registras parenkamas, atsakomasis L registras tiekia loginius modulius su ilga informacija. Jei suma M registro patenkina ir I registras patenkina, sukryžiuoja buferio ribą, pakeista I registro reikšmė yra skaičiuojama loginiais moduliais naudojant L registro reikšmę.
Visi DAG generatorio registrai (I, M ir L registrai) yra įkraunami ir skaitomi iš žemesnio 14 bitų DMD magistralės. Tam kad suskaičiuoti sekančius adresus , loginiai moduliai naudoja šią informaciją:
- einamoji padėtis; randama I registre
- modifikuota reikšmė; randama M registre
- buferio ilgis; randamas L registre
- buferio bazės adresas
su šiais duomenimis sekantis adresas yra skaičiuojamas formule:
Next adress = (I + M- B) Modulo(L) +B
I = einamasis adresas,
M = modifikuota reikšmė,
B = bazės adresas,
L = buferio ilgis M+,
I = modifikuotas adresas,
½M½ < L.
1. J. Stankūnas, A. Gražulevičius. Mokomosios mikroprocesorių sistemos. Metodiniai nurodymai laboratoriniams darbams. V.: Technika, 1996
2.Б.А Калабеков. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1988
3.Internetas:
http://www.ik.ku.lt
http://www.el.vtu.lt
http://www.elektronika.8k.com