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数字信号处理器结构

数字信号处理器结构. 处理器基本结构 指令控制单元与流水线 处理单元与数据通道 总线和存储器结构 Cache VLIW 结构 SIMD 结构 中断机制 片上通用外设结构. 1 、 总线和存储器访问需求. 经典的 FIR 抽头延迟滤波器的乘法累加指令 MAC 对存储器的访问 读取指令 读取采样数据 读取滤波器系数 把数据写入存储器（下一抽头延迟线位置）. 2 、 冯诺曼结构和哈佛结构. 2 、 冯诺曼结构和哈佛结构. 冯诺曼结构 只有一个存储器空间，它通过一套总线（包括数据总线和地址总线）与处理器内核相连接，程序和数据存放在同一存储空间。 总线带宽低

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Presentation Transcript

  1. 数字信号处理器结构 • 处理器基本结构 • 指令控制单元与流水线 • 处理单元与数据通道 • 总线和存储器结构 • Cache • VLIW结构 • SIMD结构 • 中断机制 • 片上通用外设结构

  2. 1、总线和存储器访问需求 • 经典的FIR抽头延迟滤波器的乘法累加指令MAC对存储器的访问 • 读取指令 • 读取采样数据 • 读取滤波器系数 • 把数据写入存储器（下一抽头延迟线位置）

  3. 2、冯诺曼结构和哈佛结构

  4. 2、冯诺曼结构和哈佛结构 • 冯诺曼结构 • 只有一个存储器空间，它通过一套总线（包括数据总线和地址总线）与处理器内核相连接，程序和数据存放在同一存储空间。 • 总线带宽低 • 哈佛结构 • 指令存储空间和程序存储空间分离，采用两套独立的总线，一套连接程序存储器和处理器内核，另一套连接数据存储器和处理器内核 • 改进哈佛结构把存储空间分成3个独立空间 • 现代DSPs为了方便用户，片外存储器使用冯诺曼结构，但片内存储器充分地利用哈佛结构

  5. 3、C2xx总线和片上存储器结构

  6. 4、片上存储器类型 • 片上ROM/flash、SARAM、B0块DARAM可作为程序存储器 • SARAM、B0~B2块DARAM可作为数据存储器 • SARAM是单访问存储器，在一个指令周期CPU只能对其进行1次访问 • DARAM是双访问存储器，在一个指令周期CPU只能对其进行2次访问。

  7. 5、C3x总线和片上存储器结构

  8. 6、C6000存储器结构 • C62xx DSPs片内集成了大容量存储器 • 分为程序区间和数据区间两个独立的部分 • 程序区间可以作为普通SRAM映射到存储空间，也可以作为高速缓存（cache）使用； • 数据区间通过两套总线与处理器内核相连，在一个指令周期内不同Bank的数据存储器可同时被各访问一次。 • C62xx处理器在一个指令周期内最多可对片内存储器进行3次访问。 • C62xx处理器对存储器的管理和数据传输是由专门的控制器来完成的，

  9. 6、C6000程序存储器结构

  10. 6、C6000数据存储器结构

  11. 7、提高存储器带宽技术 • 存储器带宽总是低于处理器对数据带宽的要求，这种差别甚至达到一个数量级 • 提高存储器的访问带宽，可以采用并行访问、流水交叉访问等技术 • 使存储器带宽与总线带宽及处理器带宽相匹配

  12. 7、提高存储器带宽技术：并行访问

  13. 7、提高存储器带宽技术：并行访问 • 并行访问存储器的存储器数据宽度与处理器数据宽度不一致，存在存储器访问冲突 • 取指令冲突：当作为程序存储器，读出的有一条转移指令，而且转移成功时，读取的其它指令将无效。 • 读数据冲突：一次并行读出的n个数据，并不一定都是需要处理的数据。 • 写数据冲突：当只需要写其中的某一个字，为不改变其它字的内容，需要先把其它字读出，与该字拼接，才能进行整个字的写入。 • 读写冲突：与一般存储器一样，不能同时对同一存储器地址进行读和写。

  14. 7、提高存储器带宽技术：交叉访问 • 交叉访问存储器 • 由多个模块存储器组成，模块存储器连接到系统总线或开关网络上，通过对相邻模块存储器进行流水线访问，可以获得更高的存储器带宽。 • 主存储器地址分为二部分：模块地址和字地址（模块存储器地址）， • 二种交叉访问存储器 • 低位交叉访问存储器和高位交叉访问存储器， • 在低位交叉存储器中，低位地址不同的存储单元分配在不同的存储器模块，使得连续地址的存储器访问顺序对不同模块流水进行，这样即使存储器模块的速度较低，但总存储器的访问速度可以很高。

  15. 7、提高存储器带宽技术：低位交叉访问

  16. 7、提高存储器带宽技术：高位交叉访问

  17. 7、提高存储器带宽技术：交叉访问流水线

  18. 7、提高存储器带宽技术：交叉访问例子 • LDB/LDH/LDW/LDDW指令

  19. 8、存储器的层次结构

  20. 9、存储系统原理 • 一个处理器系统可以有多种存储器 • Cache、主存储器和外部存储器 • SRAM、SBSRAM、DRAM • 存储器在处理器系统任意组织是不能成为一个有效的存储系统 • 存储器系统 • 两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件或（和）软件连接起来的对应用程序员透明、统一的一个数据和（或）指令存放系统，它的速度接近速度最快的存储器的速度，它的容量等于或接近容量最大的存储器的容量，它的单位容量价格接近容量最大的存储器的单位容量价格

  21. 9、存储系统原理

  22. 9、存储系统原理

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