ADSP21160在高速数字信号处理阵列中的应用

　　1 概述

　　数字化是当今信息处理领域的一大潮流,随着数字信号处理的理论与技术的日趋成熟,数字信号处理的应用领域几乎涵盖了国民经济和国防建设的所有领域,包括雷达、航天、声纳、通信、海洋、消费电子等。随着信号采集速度和处理速度的要求越来越高,许多领域都需要进行多处理器运算, DSP 具有处理速度快、灵活精确、抗干扰能力强等特点,DSP阵列系统可以根据所需实现的功能和处理器的性能来调节处理接点的数目,使系统达到最佳的性能价格比。

　　ADSP21160 是AD 公司最新的一种高性能32位浮点处理器,在一个单独的芯片上具有600MFlop的浮点运算能力、多达4Mbit 的零等待SRAM 、多种形式的外部接口和独立的I/ O 控制器,构成了一个完整的系统。长度为32 字( 48bit )的片内指令,cache 的利用和指令执行部件的分离使Sharc 的指令均为单周期指令; 4 套独立的总线分别用于程序存储区( PM)和数据存储区(DM) ,可以同时对PM和DM 进行数据访问。具备经优化的DMA 和中断的传输机制,使得与外部的数据交换独立、并行于处理器内核的运算过程;此外,片内的主机接口和总线仲裁器可以使6 片的处理器无需任何附加资源即可构成超立方结构的处理器阵列。所以,我们在这里采用该处理器构成多处理器阵列来完成各种高性能的数字信号处理任务。

　　2 ADSP21160 简介

　　ADSP21160 是采用超级哈佛结构的一种新产品。ADSP21160 的汇编代码与ADSP2106x 兼容,处理器具有SIMD 功能,而ADSP2106x 只具有SISD 功能,为了充分利用这种新的功能,一些指令作了一些变化。ADSP21160 包括一个100/ 150MHz的运算核、双端片内SRAM 、一个支持多处理器的集成在片内的I/ O 处理器和多重内部总线(以消除I/ O 瓶颈)。

　　32bit 高性能DSP ,应用范围广泛,包括军事、医药、语音、图像及通信等领域。采用超级哈佛结构,四条独立的总线进行数据传输,指令传输及零开销的I/ O 传输。汇编源代码与ADSP2106x 兼容。SIMD 计算结构具有两个32bit 的计算元,其中每一个包括乘法器、ALU 、移位寄存器及寄存器文件;具有完备的与外围设备接口功能,包括独立的I/ O 处理特性及端口(串口,连接口)等。ADSP21160 包括两个运算处理单元,所以具有SIMD 功能。处理单元指的是PEX 和PEY 。PEX 始终是有效的,而PEY 的有效是通过设置MODE1 寄存器中的PEYEN 位来实现的。当PEY 模式有效时,同一条指令在两个处理器单元中都得执行,但同一处理器中的操作数不同。SIMD 模式在存储区和处理器单元之间的数据传输也是很有作用的。当使用SIMD模式,由数据带宽加倍来保证处理器单元的操作。在SIMD 模式,当使用DAGs 来传输数据时,存储区的每次访问传输的是两个数据值。ADSP21160 包括4Mbit 的片内SRAM ,分为两块,每一块2Mbit 。可以定义为不同字长的指令和数据存储。每一个存储块的双端口结构可以使他独立地被运算核处理和I/ O 处理器访问。ADSP21160 的存储区最大可以容纳128 K32bit 或256 K16bit 数据或85 K48bit 指令,或其他混合字长的数据但总和最大为4Mbit 。所有存储区可以被以16 、32 、48 、64bit 字长的字访问。