|
|
|
|
|
|
||
Следующими после TMS320C3x представителями сигнальных процессоров с плавающей точкой явились процессоры семейства ТМS320С4х.
Благодаря своей уникальной архитектуре микропроцессоры ТМS320С40 получили широкое распространение в мультипроцессорных системах и практически вытеснили ранее господствующее в этой технологической нише семейство транспьютеров, производимых рядом европейских компаний. Процессоры ТМS320С4х совместимы по системе команд с ТМS320СЗх, однако обладают большей производительностью и лучшими коммуникационными возможностями.
Высокая производительность и хорошие коммуникационные свойства процессора позволяют эффективно использовать его для решения задач обработки изображений, моделирования виртуальной реальности, распознавания речи, мониторинга.
Центральный процессор ТМS320С4х имеет конвейерную регистро ориентированную архитектуру. Компонентами ЦП являются:
Умножитель выполняет операции над 32-разрядными данными в формате с фиксированной точкой и 40-разрядными данными в формате с плавающей точкой, причем умножение производится за один такт (25нс), независимо от типа данных и параллельно с обработкой данных в других функциональных блоках микропроцессора (например, ALU).
ALU выполняет за один такт операции над 32-разрядными целыми и логическими и 40-разрядными данными в формате с плавающей точкой в том числе и операции преобразования форматов представления данных. Микропроцессор аппаратно поддерживает операции деления и извлечения квадратного корня. Устройство барабанного сдвига позволяет за один такт выполнить сдвиг данных влево или вправо на число позиций от 1 до 32.
Два дополнительных модуля регистровой арифметики (Address Generation 0 и Address Generation 1) функционируют параллельно с умножителем и ALU и могут генерировать два адреса в одном такте. В процессоре поддерживается относительная базовая, базово-индексная, циклическая и бит-реверсивная адресации.
Первичный регистровый файл ЦП представляет собой многовходовый файл из 32 регистров. Все регистры первичного регистрового файла могут использоваться умножителем, ALU и в качестве регистров общего назначения. Регистры имеют некоторые специальные функции. Например, 12 регистров повышенной точности могут использоваться для размещения результатов операций с плавающей точкой. 8 дополнительных регистров могут использоваться для некоторых косвенных способов адресации, а также как целочисленные и логические регистры общего назначения. Остальные регистры обеспечивают функции системы такие, как адресация, управление стеком прерывания, отображение статуса процессора, блочные повторы.
Регистры повышенной точности предназначены для хранения и обработки 32-разрядных целых чисел и 40-разрядных чисел с плавающей точкой. дополнительные регистры доступны как для АЛУ, так и для двух модулей регистровой арифметики. Основная функция этих регистров - генерация 32-разрядных адресов. Они также могут использоваться как счетчики циклов или как регистры общего назначения.
Адресуемое микропроцессором пространство составляет 4Г 32-разрядных слов. На кристалле расположены два двухвходовых блока оперативной памяти RAM0 и RAM1, размером 4 Кбайт каждый, а также двухвходовой блок ROM, содержащий программу начальной загрузки.
Кэш команд процессора емкостью 128 32-разрядных слов содержит наиболее часто используемые участки кода, что позволяет сократить среднее время выборки команд. Высокая производительность TMS320C4x достигается благодаря внутреннему параллелизму процессов и многошинной организации процессора. Раздельные шины позволяют одновременно выполнять выборку команды, данных и прямой доступ в память.
В семейство ТМS320С4х входят процессоры ТМS320С40, ТМS320С44, ТМS320LС40. ТМS320С40 имеет производительность 30 MIPS/ 60 MFLOPS и максимальную пропускную способность подсистемы ввода/вывода 384 Мбайт/ с. 'С40 содержит на кристалле б высокоскоростных (20 Мбайт/с) коммуникационных портов и 6 каналов DMA, 2К слов памяти, 128 слов программного кэша и начальный загрузчик. две внешние шины обеспечивают 4Гслов объединенного адресного пространства.
Процессор ТМS320С44 - более дешевый вариант предыдущего представителя семейства, имеющий 4 коммуникационных порта и адресуемое пространство 32М слов. Однако значения показателей производительности и пропускной способности процессора те же, что и у предыдущего представителя семейства.
ТМS320LC40 - аналог ТМS320С40, отличающийся низким энергопотреблением, повышенной производительностью (40 MIPS / 80 MFLOPS) и большей пропускной способностью (488М байт/с). ТМS320LС40 совместим с ТМS320С40 и ТМS320С44 по исходным кодам.
Шесть (четыре у 'С44) высокоскоростных (160 Мбит/с) коммуникационных порта обеспечивают эффективный обмен данными между процессорами по 8 линиям данных и 4 линиям передачи управляющих сигналов. В процессе передачи осуществляется буферизация передаваемых и принимаемых данных и автоматический контроль за синхронизацией всех обменных операций между каналами, центральным процессором и DMA-сопроцессором. Шесть каналов DMA-сопроцессора содержат собственные генераторы адресов, счетчики, входные и выходные регистры и обеcпечивают возможность одновременного бесконфликтного обращения к памяти, обмена данными с медленными модулями памяти и внешними устройставами, без снижения производительности процессора. Особенностью DMA-сопроцессора является способность автоматической инициализации каналов после выполнения обмена.
Два 32-разрядных таймера могут работать как с внутренней, так и с внешней синхронизацией, осуществлять подсчет временных интервалов и внешних событий, выдавая сигналы процессору или во внешнюю среду.