Procesadores Digitales de Seales DSP

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Procesadores Digitales de Señales (DSP)

• Pontificia Universidad Católica de Chile
• Departamento de Ciencia de la Computación
• IIC3552 Sistemas Embebidos de Tiempo Real
• Gerardo León Pablo Straub

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Objetivo

• Conocer las principales diferencias entre un
  microprocesador común y un procesador digital de
  señales
• En esta clase veremos varios temas sobre DSPs
• Conceptos básicos
• Algunos problemas
• Características típicas

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Conceptos Básicos

• Qué es DSP?
• Dificil definición gran variedad de aplicaciones
• Digital Signal Processing
• Digital operar usando señales discretas para
  representar datos en forma de numeros.
• Signal parametro variable por medio del cual
  información es transmitida en un circuito
  electronico
• Processing realizar operaciones en datos de
  acuerdo a instrucciones programadas

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Conceptos Básicos

• Definición cambiar o analizar información qué es
  medida como una secuencia discreta de números.
• Diferencias con procesamiento digital común
• Señales vienen del mundo real
• Necesidad de reaccionar en tiempo real
• Necesidad de medir señales y convertirlas en
  números
• Señales son discretas
• Información entre muestreos se pierde

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Conceptos Básicos

• Ventajas sobre procesamiento análogo
• Versatilidad
• Sitemas pueden ser programados
• Portados a diferente hardware
• Repetitibilidad
• Fácilmente duplicables
• No cambian con la temperatura
• Simplicidad

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Algunas Aplicaciones
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Algunas Aplicaciones

• Algunos aspectos comunes
• Usan muchas matemáticas
• multiplicar y sumar señales
• Usan señales del mundo real
• Requiren respuesta en cierto tiempo
• La mayoría de las aplicaciones son de audio

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Convirtiendo Señales Análogas
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Convirtiendo Señales Análogas

• Información perdida de análogo a digital
• Imprecisión en medida
• Incertitud en tiempo
• Límites en duración de medidas
• Son llamados errores en cuantización

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Convirtiendo Señales Análogas
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Convirtiendo Señales Análogas

• Conjunto discreto de números que representa la
  señal.

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Convirtiendo Señales Análogas

• No conocemos lo que no medimos
• Algo de información se pierde

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Algunos Problemas

• Aliasing una señal que parece otra

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Algunos Problemas
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Algunos Problemas

• Muestrar al doble de la frecuencia más alta

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Algunos Problemas

• Cuantificación precisión depende de la cantidad
  de bits
• Errores son no lineales y dependientes de la
  señal

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Algunos Problemas

• Tres fuentes de error de cuantificación
• cuando la señal análoga es convertida a digital
• errores en aritmética debidos a precisión
• cuando la señal es reconvertida a análoga
• Pueden ser modelados como ruido

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Procesadores DSP

• Características
• Especializados en aritmética de alta velocidad
• Transferencia de datos desde y hacia el mundo
  real
• Arquitecturas de memorias de multiple acceso

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Procesadores DSP

• Multiplicación y suma paralela

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Procesadores DSP

• Accessos múltiples a memoria
• Muchos registros
• Permiten guardar datos temporalmente
• Registros enteros y de punto flotante

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Procesadores DSP

• Generador eficiente de direcciones
• Poseen registros de direcciones
• Usualmente se genera en operaciones de fetch o
  store
• Operaciones típicas
• rP
• rP
• rP--
• rPrI
• rPrIr (útil para transformada de Fourrier)

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Procesadores DSP

• Arquitecturas de memoria
• Operaciones típicas incluyen
• Traer dos operandos
• Suma y multiplicación
• Guardar resultado o mantenerlo
• Sería bueno hacer de una vez
• Traer dos operandos
• Traer instrucción
• Guardar resultado
• Generalmente se soporta multiple acceso a memoria

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Procesadores DSP

• Arquitectura Harvard
• Un bus intrucciones, otro operandos
• Usualmente permiten usar ambos para operandos
• Usualmente memoria cache para instrucciones
  (SHARC)
• Requiere gran cantidad de pines

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Procesadores DSP

• Arquitectura von Neuman modificada
• Reloj de memoria más rápido que el ciclo de
  instrucciones
• Más simple de programar
• Menos pines

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Procesadores DSP

• Formato de datos
• Punto fijo

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Procesadores DSP

• Punto flotante
• Escalamiento automático de números
• Un número muy grande es automáticamente escalado
  hacia abajo.
• Un número pequeño es automáticamente escalado
  hacia arriba.

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Procesadores DSP

• Bloques de punto flotante
• Bloques de números son escalados

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Procesadores DSP

• DSP típico

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