Analog Devices - FEI TUKE

Tento procesor patrí do novej rodiny 16-bitových procesorov určených na použitie v oblasti telekomunikačných aplikácii, v širokom rozsahu internetových aplikácii ako sú napr. video telefónia, web terminály, NetTV a inteligentných príručných zariadení.
Procesory sú postavené na technológii MSA (Micro Signal Architecture) a boli vyvíjané v spolupráci s firmou Intel. Kombinujú vlastnosti vysoko výkonného signálového spracovania s výhodami RISC mikroprocesorov. Pracujú s rýchlosťami 300 MHz/600 MMAC.
Tieto procesory sa vyznačujú výhodnými vlastnosťami čo sa týka spotreby a výkonu v porovnaní s inými digitálnymi signálovymi procesormi. Zaujimavou vlastnosťou týchto procesorov je dynamické riadenie spotreby (Dynamic Power Management), táto vlastnosť umožňuje meniť napätie aj frekvenciu procesora, čo môže výrazne znížiť spotrebu procesora.

Bloková schéma ADSP-21535

Tento procesor obsahuje dve jednotky pre násobenie a sčítanie (MAC), dve 40-bitové aritmeticko-logické jednotky (ALU), štyri video ALU a posúvač. Výpočtové jednotky môžu spracovávať 8, 16 alebo 32-bitové dáta zo súboru registrov.

Každá jednotka MAC je schopná v každom cykle vykonať násobenie dvoch 16-bitových operandov, spolu so sčítanim, pričom výsledok má 40-bitov.

Jednotky ALU vykonávajú štandartné aritmeticko-logické operácie. S dvoma ALU, schopnými spracovávať 16 alebo 32-bitové dáta, sú výpočtové jednotky schopné splniť požiadavky na výpočtový výkon pre veľký rozsah rôznych aplikácii. Každý z dvoch vstupných 32-bitových registrov môže byť rozdelený na dve 16-bitové polovice, takže každá ALU môže veľmi flexibilne vykonávať 16-bitové aritmetické operácie. Keďže register pre jednotku predstavuje pár 16-bitových operandov, v jednom cykle môžu byť vykonané dve 16-bitové alebo jedna 32-bitová operácia v každe výpočtovej jednotke.

40-bitový posúvač je pripôsobený pre vykonávanie posunu, rotácie, normalizácie, extrakcie a vkladania dát.

Dáta pre výpočtové jednotky sa nachádzajú v registrovom súbore, ktorý obsahuje šestnásť registrov, ku ktorým je možné pristupovať ako ku 16 alebo 32-bitovým.

Radič programu kontroluje tok inštrukcii, vrátenie ich zarovnania a dekódovania. Radič podporuje podmienené skoky a volanie subrutín, a taktiež vykonávanie slučiek. Slučkový buffer uchováva inštrukcie danej slučky, čím sa eliminuje potreba prístupu do pamäte.

Procesor obsahuje dva generátory adries (DAG), ktoré poskytujú adresy pre simultánne načítanie dvoch dát z pamäte. Adresové generátory majú svoj súbor registrov, ktorý pozostáva z Index, Modify, Length a Base registrov. Prvý register obsahuje adresu z ktorej sa bude čitať, resp. na ktoru sa majú zapísať dáta, druhý register obsahuje konštantu o ktorú sa má zmeniť indexový register po vykonaní operácie čítania, resp. zápisu. Zvyšné dve registre nachádzajú svoje uplatnenie v prípade použitia kruhových bufrov.
Na adresovanie dát v pamäti slúži súbor ôsmich P registrov. P (pointer) registre sú 32-bitové registre, ktoré obsahujú adresu miesta v pamäti

Pamäť procesora sa javí ako jednotný 4G-bajtový pamäťový priestor, pričom na adresáciu sa využíva 32-bitová adresa. Všetky zdroje procesora vrátane internej a externej pamäte, PCI pamäťového priestoru a I/O riadiacích registrov majú svoju oddelenú sekciu v rámci spoločného pamäťového priestoru. Štruktúra pamäte je znázornená na obrazku.

ADSP-21535 podporuje modifikovanú Harvardskú architektúru v kombinácií s hierarchickou štruktúrou pamäte. Prístup do pamäte prvej úrovne (L1), ktorá zaberá 52kBytov, trvá jeden cyklus, pričom prístup do pamäte druhej úrovne zaberá viac ako jeden cyklus. Pamäť prvej úrovne zahŕňa programovú pamäť, dve dátové pamäte a rýchlu pomocnú pamäť (scratchpad memory), ktorá slúži na ukladanie informácii o lokálnych premenných. Pamäť druhej úrovne má 256 kBytov a môže obsahovať inštrukcie alebo dáta. Programová pamäť prvej úrovne môže byť konfigurovaná ako RAM, alebo rýchla cache pamäť.

ADSP-21535 je vysoko integrovaný systém na jednom čipe, vhodný pre digitálnu komunikáciu a prenosné internetové zariadenia. Skombinovaním štandatných priemyselných rozhraní a vysoko výkonného jadra, môže byť použitý v daných aplikáciach bez použitia externých komponentov. Periférie systému zahráňajú: UART, SPI, SPORT, časovače a hodiny reálneho času, watchdog časovač a USB a PCI zbernice. Všetky periférie okrem hodín realeho času a časovačov majú svoj individuálny DMA kanál.

Inštrukčná sada tejto rodiny je obohatená o nové špeciálne inštrukcie pre podporu multimediálnych audio a video funkcií. Tieto inštrukcie podporujú kompresné algoritmy ako MPEG2, MPEG4, and JPEG.

Užívateľský mód neposkytuje prístup k všetkým systémovým prostriedkom. V užívateľskom móde nemôžu byť obsluhované prerušenia a nie je možné meniť systémové registre. Tým sa vytvára chránené prostredie pre užívateľský kód. Ak procesor pracuje v dohliadacom, alebo v emulačnom móde neexistuje žiadne obmedzenie pre prístup k systémovým prostriedkom.

Vývojovým prostredím pre túto skupinu procesorov je VisualDSP++ 3.0. V súčasnosti je dostupná aj najnovšia verzia VisualDSP++ 3.1.

Použitá literatúra:

[1] Analog Devices Incorporated: Blackfin DSP Hardware Specification, DSP Solutions
[2] Analog Devices Incorporated: BlackFin DSP Datasheet,

ADSP-21535_prc.pdf