O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
“SIGNALLAR VA TIZIMLAR” FANIDAN
Mustaqil ish-1
Mavzu: “Signal protsessorni tuzilishi, qurilmalari, ishlash tartibi”.
Bajardi: Nasulloyeva Ferangiz.
Guruh: 051-21.
Tekshirdi: Nurmurodov J.
Toshkent 2024.
Mustaqil ish.
Mavzu: Signal protsessorni tuzilishi, qurilmalari, ishlash tartibi.
Reja:
I.Kirish.
1. Signal protsessori haqida umumiy ma’lumot.
II.Asosiy qism.
1. DSP Protsessorlar.
2. NeuroMatrix oilasining protsessorlari.
3. Visual DSP++5 platformasida signal protsessolarini dasturlash.
III.Xulosa.
IV.Foydalanilgan adabiyotlar.
KIRISH.
Signal protsessori - bu audio, video yoki boshqa turdagi signallarni
manipulyatsiya qiluvchi va o'zgartiruvchi elektron qurilma yoki dasturiy ta'minot. U
signalning ovoz balandligi, chastotasi yoki ohangi kabi xususiyatlarini yaxshilash,
filtrlash yoki sozlash uchun ishlatiladi.
Signal protsessorlari odatda audioyozuv, musiqa ishlab chiqarish,
telekommunikatsiya va signalni manipulyatsiya qilish va zarur bo'lgan boshqa
sohalarda qo'llaniladi.
Raqamli signal protsessorlari (DSP) audio, video,
harorat, bosim va joylashuv kabi oldindan raqamlashtirilgan jismoniy signallarni
qabul qiladi va ular ustida matematik manipulyatsiyalarni amalga oshiradi. Raqamli
signal protsessori dasturlashtiriladigan bo'lgani uchun uni turli xil ilovalarda qo'llash
mumkin.
Turli ilovalarda ishlatiladigan signal protsessorlarining har xil turlari mavjud.
Ba'zi keng tarqalgan turlarga quyidagilar kiradi:
1. Audiosignal protsessorlari: Bularga ekvalayzerlar, kompressorlar, reverblar va
audio ishlab chiqarish va ovozni kuchaytirishda ishlatiladigan kechikishlar kabi
qurilmalar kiradi.
2. Video signal protsessorlari: Bu protsessorlar rangni toʻgʻrilash, video masshtablash
va tasvirni yaxshilash kabi vazifalar uchun video ishlab chiqarish va translyatsiya
qilishda qoʻllaniladi.
3. Raqamli signal protsessorlari (DSP): DSPlar real vaqt rejimida raqamli signallarni
qayta ishlash uchun mo'ljallangan maxsus mikroprotsessorlardir. Ular odatda audio
va videolarni qayta ishlash, telekommunikatsiya va tasvirlarni qayta ishlash kabi
ilovalarda qoʻllaniladi.
4. Nutq signali protsessorlari: Bu protsessorlar ovozli yordamchilar va
telekommunikatsiyalar kabi ilovalarda nutqni aniqlash, nutq sintezi va shovqinni
bekor qilish kabi vazifalar uchun ishlatiladi.
5.Tasvir signal protsessorlari (ISP): Internet-provayderlar raqamli kameralar va
tasvirni qayta ishlash tizimlarida tasvir sifatini oshirish, ranglarni sozlash va tasvirni
qayta ishlashning boshqa vazifalarini bajarish uchun ishlatiladi.
6. Biotibbiy signal protsessorlari: Bu protsessorlar diagnostika va monitoring
maqsadlarida EKG (elektrokardiogramma) yoki EEG (elektroensefalogramma) kabi
turli sensorlar signallarini qayta ishlash uchun tibbiy qurilmalarda ishlatiladi.
Bu bir nechta misollar va turli soha va tarmoqlarda qoʻllaniladigan yana koʻplab
maxsus signal protsessorlari mavjud.
ASOSIY QISM.
Yangi kompyuter texnologiyalarining rivojlanishi inson Faoliyatining turli
sohalariga murakkab hisoblash tizimlarini joriy etishga turtki bo'ldi. Kompyuter
texnologiyalarining eng muhim dasturlaridan biri bu uzluksiz ma'lumot oqimini
yaratish va qayta ishlashni boshqarish tizimlari bo'lib, ularning asosini odatda signal
protsessorlari tashkil etadi. Motorola vakillarining so'zlariga ko'ra, 2000 yilda AQSh
xaridorlarining 90% dan ortig'i DSP (Digital Signal Protsessor - Raqamli Signal
Protsessor) o'z ichiga olgan kamida bitta mahsulotni sotib olishadi .Elektron
komponentlarning ushbu tarmog'ining yigirma yillik rivojlanishi davomida DSP
ishlashi bir necha yuz MIPSga etdi va narx 90% dan oshdi, bu ularning deyarli barcha
sohalarga keng tarqalishiga olib keladi.
DSP Protsessorlar.
Umumiy maqsadli kompyuterlarga asoslangan hisoblash tizimlarini ishlatish va
loyihalashda mavjud bo'lgan yondashuv real vaqt rejimida ham, kompyuter xotirasida
ma'lumot yozilgandan keyin ham murakkab ishlov berish jarayonlarini amalga
oshirish uchun qo'shimcha qurilmalarni (taxtalar, modullar) talab qiladi. Qoida
tariqasida, bunday qurilmalar yaqinda DSP-lar yordamida amalga oshirildi, ular
kuchli hisoblash tuzilishiga ega bo'lib, axborot oqimlarini qayta ishlash uchun turli xil
algoritmlarni amalga oshirishga imkon beradi. Nisbatan past narx, shuningdek ishlab
chiqilgan dasturiy ta'minotni ishlab chiqish vositalari bunday tizimlarni axborot
ta'minotining turli sohalarida amalga oshirishni osonlashtiradi. AQSh va Evropadagi
ko'plab kompaniyalar o'zlarining DSP-tizimlarini taklif qilmoqdalar, ular 1 dan 8
gacha DSP va 128 Kbaytdan 256 MB gacha ma'lumotlar va dasturlar uchun xotiradan
foydalanadilar. Analog qurilmalar, Texas Instruments, Motorola, NEC, AT&T dan
eng ko'p ishlatiladigan DSP-lar.
DSP - protsessorlari raqamli signallarni qayta ishlash uchun mo'ljallangan raqamli signallarni matematik manipulyatsiyasi. Ular simsiz tizimlarda,audio va
video ishlov berish, boshqaruv tizimlarida keng qo'llaniladi.
DSP-dan foydalanadigan ilovalar soni va ishlov berish algoritmlarining
murakkabligi oshib borishi bilan, ularga tezlikni oshirish va jihozlash interfeysi va
boshqa ixtisoslashgan tugunlarga nisbatan talablar oshmoqda.
Bugungi kunga kelib,DSP ning ko'pgina turlari mavjud, ular universal va juda tor
vazifalarga qaratilgan.
Zamonaviy tizimlarning raqamli standartlarga tez o'tish jarayoni katta hajmdagi
ma'lumotlarni qayta ishlashni talab qildi. Signallar bilan murakkab operatsiyalar,
masalan, siqilgan audio va video ma'lumotlarni ochish, ma'lumot oqimlarini
yo'naltirish va boshqalar. yuqori samarali hisoblash tizimlaridan foydalanishni talab
qiladi. Bunday tizimlar turli elementar bazalarda amalga oshirilishi mumkin,ammo
Raqamli signal protsessorlariga (DSP) asoslangan qurilmalar eng ko'p qo'llaniladi.
Ommaviy parallelizmga ega kompyuter tizimlarining rivojlanish tarixi o'nlab yildan
ko'proq davom etmoqda. Ehtimol, bu ilm-fan va texnologiyalarning ichki taraqqiyoti
dunyo yutuqlari darajasida bo'lgan va ba'zi hollarda ulardan ustun bo'lgan kam sonli
sohalardan biridir.
Bitta protsessorni yoki boshqasini tanlash ko'p mezonli vazifadir, ammo shuni
ta'kidlash kerakki, Analog Devices protsessorlari katta hajmdagi matematik hisobkitoblarni talab qiladigan dasturlar uchun afzalroqdir, chunki ularning bunday
ishlarda ishlashi yuqori bo'ladi, Motorola va Texas Instruments protsessorlariga
qaraganda. Shu bilan birga, tashqi qurilmalar (intensiv protsessor tizimlari, turli xil
kontrollerlar) bilan jadal almashinuvni talab qiladigan vazifalarni bajarish uchun
yuqori tezlikda ishlaydigan interfeys quyi tizimlariga ega bo'lgan Texas Instruments
protsessorlaridan foydalanish afzalroq.
Motorola - bu signal mikroprosessorlarini ishlab chiqarishda etakchi, ularning
aksariyati arzon va ancha samarali 16 va 24 bitli qo'zg'aluvchan mikroprotsessorlar.
Kengaytirilgan aloqa imkoniyatlari, ma'lumotlar va dasturlar uchun etarli chipli
xotiraning mavjudligi, dasturlarni ruxsatsiz kirishdan himoya qilish, energiyani tejash
rejimini qo'llab-quvvatlash ushbu mikroprotsessorlarni nafaqat ixtisoslashgan
kompyuterlar, balki kontrollerlar, maishiy elektron qurilmalar, tizimlarda foydalanish
uchun jozibador qiladi. moslashuvchan filtrlash va boshqalar. Ushbu tizimlar uy va
sanoat nazorat tizimlarining ko'plab turlarida mavjud, masalan, muzlatgichlar,
avtomobillar va iqlim tizimlari va boshqalar. Motorola yechimlari energiya
samaradorligi (samaradorlik) ga ortib borayotgan ehtiyojni qondirish uchun ishlab
chiqilgan, shuningdek, elektron vosita tizimlarini loyihalashda dasturlash qulayligi va
moslashuvchanligi.
NeuroMatrix oilasining protsessorlari.
"Modul" ilmiy-texnik markaziVLSI L1879VM1 (NM6403) va 1879VM2 (NM6404)
ni o'z ichiga olgan raqamli signallarni qayta ishlash protsessorlari (DSP) NeuroMatrix
oilasini ishlab chiqdi, va uzoq muddatda - 1879VM4 (NM6405) uchinchi avlod
protsessor. Dastlab, asabiy jarayonlarni qo'llab-quvvatlash uchun taxtalarni
yaratishda,STC mutaxassislari chet el DSP-laridan foydalanganlar. Biroq, ularning
arxitekturasi hal qilinadigan vazifalar sinfiga mos kelmadi va vaqt o'tishi bilan
"Modul" mutaxassislari nafaqat o'zingizning DSP protsessoringizni ishlab chiqish,
balki uni xorijiy analoglardan ham yaxshiroq qilish mumkin degan xulosaga kelishdi.
Bunday qurilma NeuroMatrix NM6403 chipi edi.
Ushbu oilaning o'ziga xos xususiyati - bu qurilmalarning yuqori ishlashi va narx
nisbati bilan ta'minlaydigan asl patentlangan vektor-matritsa arxitekturasi.
NeuroMatrix oilasining protsessorlari - bu RLIC arxitekturasining yuqori
samaradorlikka ega hisoblash asboblari bo'lib, ularVLIW (Juda uzun yo'riqli so'z juda uzun buyruqli so'z),SIMD (yakka tartibdagi bir nechta ma'lumot) va superscalar
elementlariga ega. Ular 64-bitli vektorli apparatlardagi matritsa va vektorli
operatsiyalarni qo'llab-quvvatlaydi, bunda ma'lumotlar yig'iladi (qo'shimcha sobit
nuqtali kodda).Har bir vektor ixtiyoriy sig'imning bir nechta elementlaridan iborat
bo'lishi mumkin, ammo vektorning barcha elementlarining umumiy sig'imi 64 bit
bo'lishi kerak.
L1879VM1 protsessor.
L1879VM1 protsessori etti yildan ko'proq vaqtdan beri mavjud.U Samsung
tomonidan 0,5 mikron texnologik standartlarga ega CMOS texnologiyasi bo'yicha
ishlab chiqariladi.
Protsessor 40 MGts gacha bo'lgan chastotalarda -40 ... + 85 ° C gacha bo'lgan harorat
oralig'ida ishlaydi va 3.0–3.6V.dan kuchlanish.1999 yilda ushbu protsessorning
mikroprotsessor yadrosidan foydalanish uchun litsenziya Fujitsu tomonidan olingan.
L1879BM1 32 bitli skorali ma'lumotlar va 64 bitli blok ma'lumotlarga kiritilgan 1
dan 64 gacha bo'lgan dasturlashtiriladigan bitlarning vektor ma'lumotlari bilan
ishlashni qo'llab-quvvatlaydi.
NeuroMatrix — NTC Module tomonidan ishlab chiqilgan raqamli signal protsessor
(DSP) seriyasidir. DSP VLIW/SIMD arxitekturasiga ega. U 32-bitli RISC yadrosi va
64-bitli vektor koprotsessoridan iborat. Vektorli koprotsessor oʻzgaruvchan bit
uzunlikdagi elementlar bilan vektor operatsiyalarini qoʻllab-quvvatlaydi (AQSh
Pat.6539368 B1) va sunʼiy neyron tarmoqlarini amalga oshirish uchun
optimallashtirilgan. Bundan NeuroMatrix Core (NMC) nomi kelib chiqadi. Yangi
qurilmalarda bir nechta DSP yadrolari va qoʻshimcha ARM yoki PowerPC 470
yadrolari mavjud.
NM6403 protsessori (L1879BM1) o'rtacha quvvat sarfi bilan yuqori ishlashni
talab qiladigan bir qator dasturlarda qo'llaniladi. NeuroMatrix® oilasining mahalliy
protsessorlari yangi sinf vektor-konveyer DSP vakillaridir. Ular nisbatan past apparat
xarajatlari va kam quvvat iste'moli bilan katta ma'lumot oqimlarini qayta ishlash
vazifalari bo'yicha yuqori ko'rsatkichlar bilan ajralib turadi. Quvurni chuqurlashtirish
va past topologik dizayn standartlariga ega bo'lgan boshqa texnologiyalarni joriy
qilish orqali protsessorlar oilasining ishlov berish quvvatini yanada oshirish yo'llari
ko'rib chiqilmoqda.
Matritsali-vektorli operatsiyalarni apparat qo'llab-quvvatlashi va pastki bit
chuqurlikdagi ma'lumotlarni qayta ishlashda samaradorlikni oshirish imkoniyati
tufayli NeuroMatrix® protsessorlari videolarni qayta ishlash, naqshlarni aniqlash,
signallarni qayta ishlash, radar, telekommunikatsiya, navigatsiya va boshqa ko'plab
sohalarda keng ko'lamli muammolarni hal qilish uchun ishlatilishi mumkin. Ko'p
protsessorli tizimlarni qurish uchun o'rnatilgan vositalar tufayli ular parallel hisoblash
tizimlarini yaratishda asosiy bloklar sifatida ishlatilishi mumkin.
Visual DSP++5 platformasida signal protsessolarini dasturlash.
VisualDSP ++ tizimining asosiy oynasining asosiy qismi.
Raqamli signal protsessor (DSP, inglizcha raqamli signal protsessor , DSP ) real
vaqtda raqamli signallarni qayta ishlash uchun mo'ljallangan maxsus
mikroprotsessordir.
Signal protsessorlari arxitekturasi umumiy foydalanish uchun mikroprotsessorlar
bilan solishtirganda, raqamli signalni qayta ishlashning odatiy vazifalarini iloji
boricha tezlashtirish istagi bilan bog'liq ba'zi xususiyatlarga ega (raqamli filtrlash,
Furye transformatsiyasi, signallarni qidirish va aniqlash, va boshqalar.). Ushbu
barcha vazifalarning eng ko'p vaqt talab qiladigan qismi ma'lum uzunlikdagi
ma'lumotlar massivlarini (ADC namunalari ketma-ketligi, filtr koeffitsientlari)
ko'paytirish operatsiyasidir.
Shuning uchun, DSP birinchi navbatda massivlarning ko'paytirilgan elementlarining
manzillarini hisoblash bilan bir necha marta ko'paytirishga qaratilgan ("to'plash bilan
ko'paytirish" operatsiyasi).
Ingliz tilidan olingan taom. multiply accumulate account, MAC ) bilan massiv
elementlarining manzillarini avtomatik hisoblash odatda apparatda amalga oshiriladi
va bitta mashina siklida bajariladi. MAC buyrug'ini eng tez bajarish uchun bir
vaqtning o'zida buyruq va ikkita ma'lumot xujayrasini olish imkoniyati. Buning
uchun DSP bir nechta mustaqil xotira maydonlariga ega bo'lib, ularning har biri o'z
manzillari va ma'lumotlar shinalariga ega. Manzillar ketma-ketligi generatorlari
yordamida vektor quvurlarini qayta ishlashni qo'llab-quvvatlash. Berilgan
ko'rsatmalar to'plamini takroriy takrorlashning apparatli amalga oshirilishi. Birinchi
DSP-larning cheklangan apparat resurslari ularning arxitekturasida sezilarli iz
qoldirdi. Birinchi DSPlar Garvard arxitekturasi bo'yicha qurilgan, qoida tariqasida,
xotirani mustaqil kirishga ega bo'lgan segmentlarga bo'lish bilan o'zgartirilgan.
Ko'rsatmalarni bajarish vaqtlari ma'lum bo'lgan deterministik ish, qaysi real vaqtda
ishni rejalashtirish imkonini beradi. Nisbatan qisqa quvur uzunligi, shuning uchun
rejadan tashqari shartli sakrashlar umumiy maqsadli protsessorlarga qaraganda
kamroq vaqt talab qilishi mumkin.
DSP-larning asosiy va eng keng tarqalgan ilovalaridan biri o'rnatilgan multimedia
tizimlari - mobil telefonlar, MP3 pleerlar, raqamli kameralar, IP-telefoniya tizimlari
va boshqalar. Bunday qurilmalarda ma'lumotlarni qayta ishlash, qoida tariqasida,
ikkita jihatni o'z ichiga oladi:
1) raqamli signallarni qayta ishlash algoritmlariga xos intensiv matematik hisoblar;
2) foydalanuvchi interfeysini tashkil etish, ma'lumotlar oqimini boshqarish,
operatsion tizimni qo'llab-quvvatlash bilan bog'liq boshqaruv operatsiyalari.
O'zgartirilgan Garvard arxitekturasi bo'yicha qurilgan DSPlar ikkinchi jihat
muammolarini hal qilish uchun juda mos emas. Ushbu muammoni hal qilish uchun
Analog Devices Intel bilan birgalikda 16 - bitli DSP va 32 - bitli mikrokontrollerning
afzalliklarini birlashtirgan va xuddi shunday samarali mikro-signal arxitekturasini
(inglizcha mikro signal arxitekturasidan, MSA dan) ishlab chiqdi. raqamli signallarni
qayta ishlash vazifalarida, va nazorat vazifalarida. Mikrosignal arxitekturasiga
asoslangan Blackfin protsessorlari Analog Devices tomonidan "konvergent" deb
nomlanadi, bu ikki turdagi protsessorlarning xossalarini yagona ko'rsatmalar to'plami
bilan birlashtirilgan arxitekturaga birlashtirishga urg'u beradi.
Laboratoriya va amaliy mashg'ulotlar VisualDSP ++ muhitida ishlash asoslarini,
shuningdek raqamli signallarni qayta ishlash dasturlarini o'rganishga qaratilgan.
Dastur kodini yozish va muvaffaqiyatli kompilyatsiya qilishdan keyin loyihani disk
raskadrovka qilish jarayoni o'z ichiga uchta asosiy bosqichni oladi:
1) modellashtirish (ingliz tilidan. simulyatsiya);
2) baholash;
3) emulyatsiya (inglizcha emulation).
Simulyatsiya rejimida ishlayotganda DSP talab qilinmaydi, chunki dasturiy
ta'minotni ishlab chiqish muhiti bosilgan elektron plata ishlab chiqarilishidan oldin
dasturiy kodni sinash va disk raskadrovka qilish uchun ishlatiladigan simulyator bilan
ishlashini simulyatsiya qiladi.
Ikkinchi bosqichda qaysi protsessor muayyan vazifaga eng mos kelishini aniqlash
uchun EZ - KIT baholash kengashidan foydalaniladi. Kengash kompyuterga
universal seriyali avtobus orqali ulangan (inglizcha universal seriyali avtobus, USB
dan ).
Uchinchi bosqichda, qurilma allaqachon ishlab chiqarilgan bo'lsa, siz maxsus
emulyatorning apparat va dasturiy moduli yordamida platani sinab ko'rishingiz
mumkin. Ushbu modul raqamli signal protsessorini JTAG interfeysi orqali
boshqaradi va dastur kodining bajarilishini batafsil nazorat qilish imkonini beradi.
Laboratoriya va amaliy mashg'ulotlarni bajarish jarayonida talabalar nafaqat
arxitektura, buyruqlar tizimi, dizayn vositalari va disk raskadrovka taxtasi bilan
tanishadilar, balki o'zlari dastur ishlab chiqishning to'liq tsiklini o'tkazadilar:
1) dastur yozish;
2) disk raskadrovka;
3) tizimdagi dasturning borishini kuzatish.
Ushbu kurs natijasida talabalar protseesor bilan tanishish va butun rivojlanish siklini
boshqarish imkoniyatiga ega bo'ladilar, buning natijasida ular qimmatli amaliy
tajribaga ega bo'ldilar.
XULOSA.
Xulosa qilib aytadigan bo’lsak, raqamli signal protsessorlari bir nechta asosiy
arxitektrura asosida ishlab chiqilmoqda. Raqamli signal protsessor real vaqtda
raqamli signallarni qayta ishlash uchun mo'ljallangan maxsus mikroprotsessordir.
Umumiy holda aytadigan bo’lsak, ushbu mustaqil ishda raqamli signal haqida
umumiy ma’lumotlar va ularning turlari haqida tushunchalar berib o’tilgan. Hozirgi
kunda raqamli signal texnologiyalari butun dunyoni qamrab oldi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR:
1. Elov J. Bozorov S. Qosimov R. “Raqamli signal protsessorlar arxitekturasi”.
Toshkent 2023.
2. Markov C. “Raqamli signal protsessorlari”. 1-kitob. Microart, 1996.
3. Ma’ruza matnlari.
4. Internet saytlari:
www.kompy.uz
www.google.uz