डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर
एक अंकीय संकेत प्रक्रिया (डीएसपी) एक माइक्रोप्रोसेसर चिप है, जिसकी संरचना अंकीय संकेत प्रक्रिया की संक्रियात्मक आवश्यकताओं के लिए अनुकूलित है।[1]: 104–107 [2] डीएसपीएस एमओएस इंटीग्रेटेड विद्युत परिपथ चिप परअर्धचालक उपकरण निर्माण किए गए हैं।[3][4]इनमें ऑडियो संकेत प्रक्रिया, दूरसंचार , अंकीय इमेज प्रक्रिया , राडार , सोनार और वाक् पहचान प्रणाली, तथा मोबाइल फोन , डिस्क ड्राइव और उच्च परिभाषा टेलीविजन हाई डेफ़िनेशन टेलीविजन (HDTV) उत्पादों जैसे सामान्य उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इस्तेमाल किया जाता है।[3]
डीएसपी का लक्ष्य सामान्यतः वास्तविक दुनिया के एनालॉग संकेतों को मापने, फ़िल्टर करने या संकुचित करने के लिए होता है। अधिकांश सामान्य प्रयोजन के सूक्ष्म प्रक्रिया में अंकीय संकेत प्रक्रिया कलन विधि का सफलतापूर्वक निष्पादन किया जा सकता है, लेकिन वास्तविक समय में इस तरह की प्रक्रियाओं को निरंतर बनाये रखने में सक्षम नहीं हो सकता है। इसके अलावा, समर्पित डीएसपी में सामान्यतः बेहतर बिजली दक्षता होती है, इस प्रकार वे बिजली की खपत की कमी के कारण चल दूरभाष जैसे पोर्टेबल उपकरणों में अधिक उपयुक्त होते हैं।[5] डीएसपीएस अक्सर विशेष स्मृति वास्तुकला का उपयोग करते हैं जो एक ही समय में एकाधिक आकड़ो या निर्देशों को लाने में सक्षम होते हैं।
एक अंकीय संकेत प्रक्रिया (डीएसपी) एक माइक्रोप्रोसेसर चिप है, जिसकी संरचना अंकीय संकेत प्रक्रिया की संक्रियात्मक आवश्यकताओं के लिए अनुकूलित है।
अवलोकन
अंकीय संकेत प्रक्रिया (डीएसपी) कलन विधि को सामान्यतया आकड़ो नमूनों की एक श्रृंखला बड़ी संख्या में गणितीय कार्यों को जल्दी और बार-बार करने की आवश्यकता होती है। सिग्नल ( ऑडियो या वीडियो सेंसर से) लगातार एनालॉग से अंकीय में परिवर्तित होते हैं, यह अंकीय रूप से हेरफेर करते है फिर वापस एनालॉग रूप में परिवर्तित हो जाते हैं। कई डीएसपी अनुप्रयोगों में ( विलंबता अभियान्त्रिकी) पर बाधाएं हैं, यानी, प्रणाली के काम करने के लिए, डीएसपी ऑपरेशन को कुछ निश्चित समय के भीतर पूरा किया जाना चाहिए, तथा आस्थगित (बैच) प्रसंस्करण सक्षम नहीं है।
अधिकांश सामान्य प्रयोजन सूक्ष्म प्रक्रिया और ऑपरेटिंग प्रणाली डीएसपी कलन विधि का सफलतापूर्वक निष्पादन कर सकते हैं, लेकिन बिजली दक्षता बाधाओं के कारण मोबाइल फोन और पीडीए जैसे पोर्टेबल उपकरणों में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं।[5]हालांकि, एक विशेष डीएसपी बेहतर प्रदर्शन, कम विलंबता, कम अलंबता और विशेष शीतलन या बड़ी बैटरी के लिए कोई आवश्यकता नहीं है।[citation needed]
इस प्रकार के प्रदर्शन सुधारों ने वाणिज्यिक संचार उपग्रहों में अंकीय संकेत प्रक्रिया की शुरुआत की है, जहां सैकड़ों या हजारों एनालॉग फिल्टर, स्विच, आवृत्ति कन्वर्टर्स और इतने पर अपलिंक के लिए संकेतों को प्राप्त करने और संसाधित करके उन्हें डाउनलिंक के लिए तैयार करने की आवश्यकता होती है, और हो सकता है उपग्रह के भार, बिजली की खपत, निर्माण की जटिलता/लागत, विश्वसनीयता और प्रचालन के लचीलेपन से महत्वपूर्ण लाभ उठाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 2018 में शुरू किए गए ऑपरेटर एसईएस से एसईएस -12 (SES-12) और एसईएस -14 (SES-14) उपग्रह, दोनों का निर्माण एयरबस रक्षा और अंतरिक्ष द्वारा किया गया था, जिनकी क्षमता का 25% डीएसपी उपयोग के लिए किया जा रहा था।[6]
डीएसपी की संरचना को विशेष रूप से अंकीय संकेत प्रक्रिया के लिए अनुकूलित किया गया है। अधिकांश अनुप्रयोग प्रक्रमक या माइक्रोकंट्रोलर के रूप में कुछ सुविधाओं का समर्थन करते हैं, क्योंकि संकेत प्रक्रमण प्रणाली का एकमात्र कार्य है। डीएसपी कलन विधि को अनुकूलित करने के लिए कुछ उपयोगी विशेषताएं नीचे दी गई हैं।
वास्तुकला
सॉफ्टवेयर वास्तुकला
सामान्य प्रयोजन प्रोसेसर के मानकों के अनुसार, डीएसपी निर्देश सेट अक्सर अत्यधिक अनियमित होते हैं; जबकि पारंपरिक निर्देश सेट अधिक सामान्य निर्देशों से बने होते हैं जो उन्हें व्यापक प्रकार के संचालन करने की अनुमति देते हैं, अंकीय संकेत प्रक्रिया के लिए अनुकूलित निर्देश सेट में सामान्य गणितीय संचालन के निर्देश होते हैं जो अक्सर डीएसपी गणना में होते हैं। दोनों पारंपरिक और डीएसपी-अनुकूलित निर्देश सेट किसी भी मनमानी संचालन की गणना करने में सक्षम हैं, लेकिन एक ऑपरेशन जिसे गणना करने के लिए कई एआरएम या x86 निर्देशों की आवश्यकता हो सकती है, उसे डीएसपी अनुकूलित निर्देश सेट में केवल एक निर्देश की आवश्यकता हो सकती है।
सॉफ़्टवेयर आर्किटेक्चर के लिए एक निहितार्थ यह है कि हाथ से अनुकूलित असेंबली भाषा, असेंबली-कोड सबरूटीन (असेंबली प्रोग्राम) को सामान्यतः आवश्यक कलन विधि को संभालने के लिए उन्नत कंपाइलर तकनीकों पर निर्भर होने के बजाय पुन: उपयोग के लिए पुस्तकालयों में पैक किया जाता है। यहां तक कि आधुनिक कंपाइलर अनुकूलन के साथ हाथ से अनुकूलित असेंबली कोड अधिक कुशल है और डीएसपी गणना में शामिल कई सामान्य कलन विधि वास्तुशिल्प ऑप्टीमाइज़ेशन्स का पूरा लाभ उठाने के लिए हाथ से लिखा गया है।।
निर्देश सेट
- गुणा-संचय संचालन
- सभी प्रकार के मैट्रिक्स (गणित) संचालन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है
- छानने के लिए दृढ़ संकल्प
- डॉट उत्पाद
- हॉर्नर योजना
- मौलिक डीएसपी कलन विधि गुणन-संचय प्रदर्शन पर बहुत अधिक निर्भर करता है
- सभी प्रकार के मैट्रिक्स (गणित) संचालन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है
- संबंधित निर्देश:
- एकल निर्देश, एकाधिक आकड़ो
- वीएलआईडब्ल्यू
- फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म क्रॉस-रेफरेंसिंग के लिए परिपत्र बफर और बिट-रिवर्स एड्रेसिंग मोड में मॉड्यूलर अंकगणितीय एड्रेसिंग के लिए विशेष निर्देश
- डीएसपी कभी-कभी हार्डवेयर को सरल बनाने और कोडिंग दक्षता बढ़ाने के लिए समय-स्थिर एन्कोडिंग का उपयोग करते हैं।[citation needed]
- कई अंकगणितीय इकाइयों को प्रति निर्देश चक्र में कई एक्सेस का समर्थन करने के लिए मेमोरी आर्किटेक्चर की आवश्यकता हो सकती है - सामान्यतः 2 अलग आकड़ो बसों से 2 आकड़ो मानों को पढ़ने और अगले निर्देश (निर्देश कैश, या तीसरे प्रोग्राम मेमोरी से) को एक साथ पढ़ने का समर्थन करना।[7][8][9][10]
- विशेष लूप नियंत्रण, जैसे निर्देश प्राप्त करने या बाहर निकलने के परीक्षण के लिए ओवरहेड के बिना बहुत तंग लूप में कुछ निर्देश शब्दों को निष्पादित करने के लिए आर्किटेक्चरल समर्थन-जैसे शून्य-ओवरहेड लूपिंग [11][12] और हार्डवेयर लूप बफ़र्स।[13][14]
आकड़ो निर्देश
- संतृप्ति अंकगणित , जिसमें ओवरफ्लो उत्पन्न करने वाले ऑपरेशन अधिकतम (या न्यूनतम) मानों पर जमा हो जाएंगे, जो रजिस्टर को लपेटने के बजाय पकड़ सकता है (अधिकतम + 1 कई सामान्य-उद्देश्य वाले सीपीयू के रूप में न्यूनतम से अधिक नहीं होता है, इसके बजाय यह अधिकतम पर रहता है )। कभी-कभी विभिन्न स्टिकी बिट्स ऑपरेशन मोड में उपलब्ध होते हैं।
- निश्चित-बिंदु अंकगणित का उपयोग अक्सर अंकगणितीय प्रसंस्करण को गति देने के लिए किया जाता है
- पाइपलाइन (कंप्यूटिंग) के लाभों को बढ़ाने के लिए एकल-चक्र संचालन
कार्यक्रम प्रवाह
- तैरनेवाला स्थल यूनिट को सीधे आकड़ो पथ में एकीकृत किया जाता है
- पाइपलाइन (कंप्यूटिंग) वास्तुकला
- अत्यधिक समानांतर गुणक-संचयक (मैक इकाइयां)
- हार्डवेयर-नियंत्रित नियंत्रण प्रवाह लूप्स, लूपिंग संचालन के लिए आवश्यक ओवरहेड को कम करने या समाप्त करने के लिए
हार्डवेयर आर्किटेक्चर
अभियांत्रिकी में, हार्डवेयर वास्तु संरचना, प्रणाली के भौतिक घटकों तथा उनके अंतर्संबंधों की पहचान को निर्दिष्ट करता है, इस विवरण को अक्सर हार्डवेयर डिजाइन मॉडल कहा जाता है, हार्डवेयर डिजाइनरों को इस बात की अनुमति देता है कि कैसे उनके घटक प्रणाली वास्तु संरचना में फिट बैठते हैं और सॉफ्टवेयर घटक डिजाइनरों को सॉफ्टवेयर विकास और एकीकरण के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करते हैं, हार्डवेयर वास्तु संरचना की स्पष्ट परिभाषा के द्वारा विभिन्न पारंपरिक इंजीनियरी विषयों की अनुमति दी जाती है। (जैसे, इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल अभियान्त्रिकी) को नई मशीनों, उपकरणों और घटकों के विकास और निर्माण के लिए अधिक प्रभावी ढंग से काम करने की अनुमति देती है।
हार्डवेयर एक ऐसी अभिव्यक्ति है जिसका प्रयोग कंप्यूटर अभियान्त्रिकी उद्योग में उन साफ्टवेयर से स्पष्ट रुप से अंतर करने के लिए किया जाता है जो उस पर चलता है। परंतु स्वचालन तथा सॉफ्टवेयर अभियांत्रिकी विधाओं में हार्डवेयर के लिए किसी न किसी प्रकार का कंप्यूटर आवश्यक नहीं है। अपोलो अंतरिक्ष यान की तुलना में एक आधुनिक ऑटोमोबाइल बेहद सॉफ्टवेयर चलाता है। इसके अलावा आधुनिक विमान उन लाखों कंप्यूटर निर्देशों को चलाए बिना काम नहीं कर सकता है जो सामान्य कंप्यूटर हार्डवेयर और विशिष्ट हार्डवेयर उपकरणों जैसे आईसी वायर्ड लॉजिक गेट, एनालॉग और हाइब्रिड डिवाइस, और अन्य अंकीय उपकरणों में निहित और वितरित हैं। कंप्यूटर, निजी अंकीय सहायक (पीडीए), सेल फोन, सर्जिकल इंस्ट्रूमेंटेशन, उपग्रहों, और पनडुब्बियों सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के आधार पर अलग-अलग भौतिक घटकों के संयोजन को प्रभावी ढंग से प्रतिरुप देने की आवश्यकता है।
स्मृति वास्तुकला
आकड़ो को स्ट्रीम करने के लिए DSP सामान्यतः अनुकूलित होते हैं और विशेष मेमोरी आर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं, जो एक ही समय में कई आकड़ो या निर्देश को प्राप्त करने में सक्षम होते हैं जैसे कि हार्वर्ड वास्तुकला या संशोधित वॉन न्यूमैन वास्तुकला , जो अलग प्रोग्राम और आकड़ो मेमोरी का उपयोग करते हैं (कभी-कभी समवर्ती पहुंच भी। एकाधिक आकड़ो बसें)।
डीएसपीएस कभी-कभी कैशे पदानुक्रम और संबंधित देरी के बारे में जानने के लिए समर्थन कोड पर भरोसा कर सकते हैं। यह एक ट्रेडमार्क है जो बेहतर प्रदर्शन [स्पष्टीकरण आवश्यक] के लिए अनुमति देता है।[clarification needed]. इसके अलावा, प्रत्यक्ष मेमोरी एक्सेस का व्यापक उपयोग किया जाता है।
एड्रेसिंग और अप्रत्यक्ष स्मृति
डीएसपीएस अक्सर मल्टी टास्किंग ऑपरेटिंग प्रणाली का उपयोग करते हैं, लेकिन वर्चुअल मेमोरी या मेमोरी प्रोटेक्शन के लिए उनके पास कोई समर्थन नहीं होता है। वर्चुअल मेमोरी का उपयोग करने वाले ऑपरेटिंग प्रणाली को प्रक्रिया (कंप्यूटिंग) के बीच संदर्भ स्विचिंग के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है, जो विलंबता को बढ़ाता है।
- हार्डवेयर मोडुलो एड्रेसिंग
- परिपत्र बफ़र्स को रैपिंग के लिए परीक्षण किए बिना कार्यान्वित करने की अनुमति देता है
- बिट-रिवर्स एड्रेसिंग, एक विशेष एड्रेसिंग मोड
- एफएफटी की गणना के लिए उपयोगी
- स्मृति प्रबंधन इकाई का अपवर्जन
- पता निर्माण इकाई
इतिहास
पृष्ठभूमि
स्टैंड-अलोन अंकीय संकेत प्रक्रिया (डीएसपी) एकीकृत विद्युत परिपथ के आगमन से पहले, प्रारंभिक अंकीय संकेत का प्रक्रमण अनुप्रयोगों को सामान्यतः थोड़ा टुकड़ा करना बिट-स्लाइस चिप का उपयोग करके लागू किया गया था। अपने घटकों के परिवार के साथ AMD Am2900 बिट-स्लाइस चिप एक बहुत लोकप्रिय विकल्प था। एएमडी से संदर्भ डिजाइन थे, लेकिन अक्सर एक विशेष डिजाइन की विशिष्टताएं एप्लिकेशन विशिष्ट थीं। इन बिट स्लाइस आर्किटेक्चर में कभी-कभी एक परिधीय गुणक चिप शामिल होता है। इन मल्टीप्लायरों के उदाहरण टीआरडब्ल्यू इंक (TRW Inc). की एक श्रृंखला थी जिसमें TDC1008 और TDC1010 शामिल थे, जिनमें से कुछ में एक संचायक शामिल था, जो अपेक्षित गुणा-संचय (MAC) फ़ंक्शन प्रदान करता था।
1970 के दशक में मॉस्फेट MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर, या MOS ट्रांजिस्टर) को व्यापक रूप से अपनाने से इलेक्ट्रॉनिक संकेत प्रक्रिया में क्रांति आ गई थी।[15] मॉस (MOS) इंटीग्रेटेड विद्युत परिपथ टेक्नोलॉजी 1970 के दशक की शुरुआत में पहले सिंगल-चिप सूक्ष्म प्रक्रिया और माइक्रोकंट्रोलर्स का आधार थी,[16] और फिर 1970 के दशक के अंत में पहला सिंगल-चिप डीएसपी।[3][4] अंकीय संकेत प्रक्रिया में एक और महत्वपूर्ण विकास आकड़ो संपीड़न था। रैखिक भविष्य कहने वाला कोडिंग (एलपीसी) पहली बार 1966 में नागोया विश्वविद्यालय के फुमितदा इटाकुरा और निप्पॉन टेलीग्राफ और टेलीफोन (एनटीटी) के शुज़ो सैटो द्वारा विकसित किया गया था, और फिर बिष्णु एस। अटल और मैनफ्रेड आर श्रोएडर द्वारा बेल लैब्स में विकसित किया गया था। 1970 के दशक के मध्य और, 1970 के दशक के अंत में पहले भाषण सिंथेसाइज़र डीएसपी चिप का आधार बन गया।[17] असतत कोसाइन ट्रांसफ़ॉर्म (डीसीटी) को पहली बार 1970 के दशक की शुरुआत में N अहमद द्वारा प्रस्तावित किया गया था, और तब से डीएसपी चिप में व्यापक रूप से लागू किया गया है, जिसमें कई कंपनियां डीसीटी तकनीक पर आधारित डीएसपी चिप विकसित कर रही हैं। डीसीटी का व्यापक रूप से एन्कोडिंग , डिकोडिंग, वीडियो कोडिंग , ऑडियो कोडिंग , बहुसंकेतन , कंट्रोल सिग्नल, संकेतन , एनालॉग-टू-अंकीय रूपांतरण , स्वरूपण चमक और रंग अंतर, और रंग प्रारूप जैसे YUV 444 और YUV411 के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। डीसीटी का उपयोग गति अनुमान , गति क्षतिपूर्ति, इंटर-फ्रेम भविष्यवाणी, परिमाणीकरण (संकेत प्रक्रिया ) , अवधारणात्मक भार, एन्ट्रापी एन्कोडिंग , चर एन्कोडिंग, और गति वैक्टर जैसे एन्कोडिंग कार्यों के लिए भी किया जाता है, और विभिन्न रंगों के बीच उलटा संचालन जैसे डिकोडिंग संचालन के लिए भी उपयोग किया जाता है। प्रदर्शन उद्देश्यों के लिए प्रारूप (YIQ , YUV और RGB ) डीसीटी का उपयोग सामान्यतः हाई-डेफिनिशन टेलीविजन (एचडीटीवी) एन्कोडर/डिकोडर चिप के लिए भी किया जाता है।[18]
विकास
1976 में रिचर्ड विगिंस ने पॉल ब्रेडलव, लैरी ब्रान्टिंघम तथा टेक्सस उपकरण डलास अनुसंधान सुविधा के लिए जीन फ्रांट्ज को वर्ण और स्पेल अवधारणा प्रस्तुत की। दो साल बाद 1978 में, उन्होंने पहली स्पीक एंड स्पेल का निर्माण किया, जिसमें तकनीकी केंद्रबिंदु TMS5100 था,[19] उद्योग का पहला अंकीय संकेत प्रक्रिया था। इसने अन्य मील के पत्थर भी स्थापित किए, यह भाषण संश्लेषण करने के लिए रैखिक भविष्यवाणी करने वाली कोडिंग का प्रयोग करने वाली पहली चिप होने के साथ ही अन्य चरण भी निर्धारित करता है।[20]चिप ने 7 μm PMOS निर्माण प्रक्रिया को साथ संभव बनाया ।[21]
1978 में, अमेरिकी माइक्रोप्रणाली्स (AMI) ने S2811 प्रकाशित किए।[3][4]एएमआई एस2811 संकेत प्रक्रिया पेरिफेरल, का एक हार्डवेयर गुणक है जो इसे एकल अनुदेश में बहु-संचित संक्रिया करने में सक्षम बनाता है।[22] एस2281 पहली एकीकृत विद्युत परिपथ चिप थी, जिसे विशेष रूप से डीएसपी के रूप में डिजाइन किया गया था, और वीएमओएस (VMOS) का उपयोग करके बनाया गया था, ये एक ऐसी तकनीक जो पहले कभी बड़े पैमाने पर उत्पादित नहीं हुई थी।[4]इसे मोटोरोला 6800 के लिए माइक्रो प्रोसेसर परिधीय के रूप में डिजाइन किया गया था।[3]और इसे होस्ट द्वारा इनिशियलाइज़ किया जाना था। S2811 बाजार में सफल नहीं रहा।
1979 में, इंटेल ने 2920 को एनालॉग सिग्नल प्रोसेसर के रूप में जारी किया।[23] इसमें आंतरिक सिग्नल प्रोसेसर के साथ ऑन-चिप एडीसी/डीएसी था, लेकिन इसमें हार्डवेयर गुणक नहीं था और बाजार में सफल नहीं था।
1980 में, अकेले प्रथम चरण के डीएसपी एस -निप्पॉन इलेक्ट्रिक कॉर्पोरेशन के NEC µPD7720 तथा AT&S के डी एस पी-1(DSP1) अंतरराष्ट्रीय ठोस अवस्था विद्युत परिपथ सम्मेलन '80 में प्रस्तुत किए गए। दोनों प्रोसेसर सार्वजनिक स्विचित टेलीफोन नेटवर्क पीएसटीएन (PSTN) दूरसंचार के अनुसंधान से प्रेरित थे। माइक्रोन µPD7720, वॉयसबैंड अनुप्रयोगों के लिए पेश किया गया था, सबसे व्यावसायिक रूप से सफल प्रारंभिक डीएसपीएस में से एक था।[3]
अल्टमिरा ड़ीएक्स-1(DX-1) भी एक अन्य शुरुआती ड़ियोपा था, जिसमें देरी वाली शाखाओं और शाखाओं की भविष्यवाणी सहित क्वाड पूर्णांक पाइपलाइनों की मदद से इस्तेमाल किया जाता था[citation needed]
1983 में प्रस्तुत टीएमएस32010 टेक्सास इंस्ट्रक्शंस (TI) द्वारा उत्पादित एक अन्य डीएसपी एक बड़ी सफलता साबित हुई। यह हार्वर्ड आर्किटेक्चर पर आधारित थी, और इस तरह इनके पास अलग से निर्देश और डाटा मेमोरी भी थी। इसमें पहले से ही एक विशेष निर्देश सेट था जिसमें लोड-और-संचय या गुणा-और-संचय जैसे निर्देश थे। यह 16-बिट संख्याओं पर काम कर सकता है और मल्टीप्ली-ऐड ऑपरेशन के लिए 390 ns की आवश्यकता होती है। टीआई अब सामान्य प्रयोजन के डीएसपी में मार्केट लीडर है।
लगभग पांच वर्ष बाद डीएसपीएस की दूसरी पीढ़ी फैल गई। उनके पास दो ऑपरेंड को एक साथ स्टोर करने और तंग लूपों को गति देने के लिए हार्डवेयर शामिल करने के लिए 3 स्मृति थीं, उनके पास एक एड्रेसिंग इकाई होती थी जो लूप-एड्रेसिंग में सक्षम होती थी। उनमें से कुछ 24-bit चरों पर संचालित होते थे और मैक के लिए सामान्य मॉडल के लिए केवल 21 एनएस की आवश्यकता होती थी। इस पीढ़ी के सदस्य उदाहरण के लिए AT&T DSP16A या Motorola 56000 थे।
तीसरी पीढ़ी में मुख़्य सुधार था आकड़ो -पथ में लागू विशिष्ट इकाइयों और निर्देशों का आगमन, या कभी-कभी कोप्रोसेसरों के रूप में.इन इकाइयों द्वारा बहुत विशिष्ट लेकिन जटिल गणितीय समस्याओं जैसे फूयर-ट्रांसफ़ॉर्म या मैट्रिक्स प्रचालन के प्रत्यक्ष हार्डवेयर त्वरण की अनुमति दी गई, जैसे, मोटोरोला (Motorola) MC68356 जैसे कुछ चिप्स में समानांतर रूप से काम करने के लिए एक से अधिक प्रोसेसर कोर भी शामिल किए गए। 1995 से अन्य डीएसपीएस टीआई टीएमएस320c541 या टीएमएस 320C80 है।
चौथी पीढ़ी को निर्देश सेट में परिवर्तन और निर्देश एन्कोडिंग/डिकोडिंग द्वारा सबसे अच्छी विशेषता है। SIMD एक्सटेंशन जोड़े गए, और VLIW और सुपरस्केलर आर्किटेक्चर दिखाई दिए। हमेशा की तरह, घड़ी की गति में वृद्धि हुई है, अब 3 एनएस मैक संभव हो गया।
आधुनिक डीएसपी
आधुनिक सिग्नल प्रोसेसर का प्रदर्शन अधिक होता है, इसके कुछ भाग में निम्न डिजाइन नियम, फास्ट-एक्सेस टू-लेवल कैश (ई) डी एम ए विद्युत परिपथ्री और व्यापक बस प्रणाली जैसे प्रौद्योगिकीय और वास्तु प्रगति का भी कारण है। सभी DSP उसी गति से उपलब्ध नहीं होते हैं और कई तरह के संकेत प्रोसेसरों में मौजूद होते हैं, इसलिए इनमें से हर एक एक विशिष्ट कार्य के लिए बेहतर है जिसका मूल्य लगभग 1.50 अमरीकी डालर से लेकर 300 अमरीकी डालर तक है।
टेक्सास उपकरण TMS320C6000 सीरीज डीएसपीएस उत्पादित करते हैं जिसकी घड़ी की गति 1.2 गीगाहर्ट्ज़ है और अलग से अनुदेश व आकड़ो कैश लागू करते हैं उनके पास 8 MiB द्वितीय स्तर की कैश और 64 एडीएमए चैनल हैं। शीर्ष मॉडल, 8000 MIPS(प्रति सेकंड लाखों निर्देश ), में सक्षम हैं, वीएलवाई VLIW (बहुत लंबा निर्देश शब्द ) का उपयोग करते हैं, प्रति घड़ी चक्र के लिए आठ संक्रियाओं का प्रदर्शन करने और विभिन्न बाह्य उपकरणों और विभिन्न बसों (पीसीआई/सीरियल/आदि) के साथ संगत हैं, TM320C6474 प्रत्येक चिप्स में इस तरह के तीन डीएसपीएस होते हैं, और नई पीढ़ी के C6000 चिप्स फ्लोटिंग पाइंट तथा फिक्स्ड पाइंट प्रोसेसिंग को सपोर्ट करते हैं।
फ्रीस्केल एक बहु-कोर डीएसपी परिवार, MSC81xx का उत्पादन करता है। MSC81xx स्टारकोर आर्किटेक्चर प्रोसेसर पर आधारित है और नवीनतम MSC8144 DSP चार प्रोग्रामेबल SC3400 StarCore DSP कोर को जोड़ती है। प्रत्येक SC3400 स्टारकोर DSP कोर घड़ी की गति 1 GHz है।
एक्सएमओएस प्रोसेसर की एक मल्टी-कोर मल्टी-थ्रेडेड लाइन तैयार करता है जो डीएसपी संचालन के लिए उपयुक्त है, वे 400 से 1600 एमआईपीएस तक की विभिन्न गति में आते हैं। प्रोसेसर में एक बहु-थ्रेडेड आर्किटेक्चर होता है जो प्रति कोर 8 रीयल-टाइम थ्रेड्स की अनुमति देता है, जिसका अर्थ है कि 4 कोर डिवाइस 32 रीयल टाइम थ्रेड्स का समर्थन करेगा। थ्रेड एक दूसरे के बीच बफ़र किए गए चैनलों के साथ संचार करते हैं जो 80 Mbit/s तक की क्षमता रखते हैं। यह डिवाइस सी में आसानी से प्रोग्रामयोग्य है और पारंपरिक सूक्ष्म-नियंत्रकों तथा एफपीजीए के बीच अंतर को कम करने के उद्देश्य से बनाई जा सकती है।
CEVA, Inc. DSP के तीन अलग-अलग परिवारों का उत्पादन और लाइसेंस करता है। शायद सबसे प्रसिद्ध और सबसे व्यापक रूप से तैनात सीईवीए (CEVA) टीकलाइट डीएसपी परिवार है, जो एक क्लासिक मेमोरी-आधारित आर्किटेक्चर है, जिसमें 16-बिट या 32-बिट शब्द-चौड़ाई और सिंगल या डुअल मल्टीप्ली-संचय ऑपरेशन है। CEVA-X DSP परिवार वीएलआईडब्ल्यू (VLIW) और सिमड (SIMD) आर्किटेक्चर का संयोजन प्रदान करता है, जिसमें परिवार के विभिन्न सदस्य दोहरी या 16 बिट मैक देते हैं। सीईवीए-एक्ससी डीएसपी परिवार सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो (एसडीआर) मोडेम डिजाइन का लक्ष्य रखता है औरवीएलआईडब्ल्यू (VLIW) के अद्वितीय संयोजन और वेक्टर आर्किटेक्चर के 32 बिट मैक के साथ एक विशेष संयोजन का लाभ उठाता है।
एनालॉग डिवाइस सुपर हार्वर्ड आर्किटेक्चर सिंगल-चिप कंप्यूटर -आधारित डीएसपी का उत्पादन करते हैं और प्रदर्शन में 66 मेगाहर्ट्ज/198 एमएफएलओपीएस (मिलियन फ्लोटिंग-पॉइंट ऑपरेशंस प्रति सेकेंड) से 400 मेगाहर्ट्ज/2400 एमएफएलओपीएस तक रेंज का उत्पादन करते हैं। कुछ मॉडल एकाधिक द्विआधारी गुणको और अंकगणित तर्क इकाइयों, एकल निर्देश, एकाधिक आकड़ो निर्देश और ऑडियो प्रोसेसिंग-विशिष्ट घटकों और बाह्य उपकरणों का समर्थन करते हैं। एम्बेडेड अंकीय संकेत प्रक्रिया का Blackfin परिवार एक सामान्य उपयोग प्रोसेसर के साथ डीएसपी की विशेषताओं को जोड़ता है। नतीजतन, ये प्रोसेसर वास्तविक समय में आकड़ो पर काम करते हुए माइक्रोक्लिनिक्स (μCLinux), वेग और न्यूक्लियस आरटीओएस जैसे सरल ऑपरेटिंग प्रणाली चला सकते हैं। जब कि रीयल-टाइम आकड़ो पर कार्य करते हैं।
एनएक्सपी सेमीकंडक्टर्स ऑडियो और वीडियो प्रोसेसिंग के लिए अनुकूलित ट्राईमीडिया (मीडियाप्रोसेसर) वीएलआईडब्ल्यू तकनीक पर आधारित डीएसपी का उत्पादन करते हैं। कुछ उत्पादों में डीएसपी कोर प्रणाली-ऑन-अ-चिप में फिक्स्ड-फंक्शन ब्लॉक के रूप में छिपा होता है, लेकिन एनएक्सपी लचीले सिंगल कोर मीडिया प्रोसेसर को एक श्रृंखला भी प्रदान करता है। ट्राईमीडिया मीडिया प्रोसेसर फिक्स्ड-पॉइंट अंकगणित के साथ ही फ्लोटिंग-पॉइंट अंकगणित दोनों का समर्थन करते हैं, और जटिल फिल्टर और एन्ट्रापी कोडिंग से निपटने के लिए विशिष्ट निर्देश हैं।
सीएसआर पीएलसी एसओसी के क्वाट्रो परिवार का उत्पादन करता है जिसमें स्कैनर और कॉपियर अनुप्रयोगों के लिए दस्तावेज़ छवि आकड़ो को संसाधित करने के लिए अनुकूलित एक या अधिक कस्टम इमेजिंग डीएसपी शामिल हैं।
माइक्रोचिप प्रौद्योगिकी पीएस के PIC24 पर आधारित डीएसपीसी लाइन का उत्पादन करती है। वर्ष 2004 में शुरू की गई डीएसपीआईसी की डिजाइन सही डीएसपी के साथ-साथ एक वास्तविक माइक्रो नियंत्रक जैसे मोटर नियंत्रण और बिजली आपूर्ति के अनुप्रयोगों के लिए तैयार की गई है। डीएसपीआईसी 40MPS तक चलता है और इसमें 16 बिट फिक्स्ड पॉइंट मैक, बिट रिवर्स और मॉडुलो एड्रेस और डीएमए का समर्थन करते है।
अधिकांश डीएसपी फिक्स्ड-पॉइंट अंकगणित का उपयोग करते हैं, क्योंकि वास्तविक दुनिया संकेत प्रक्रिया में फ्लोटिंग पॉइंट द्वारा प्रदान की गई अतिरिक्त रेंज की आवश्यकता नहीं होती है, और कम हार्डवेयर जटिलता के कारण एक बड़ा गति लाभ और लागत लाभ होता है। फ़्लोटिंग पॉइंट डीएसपी उन अनुप्रयोगों में अमूल्य हो सकते हैं जहां एक विस्तृत गतिशील रेंज की आवश्यकता होती है। उत्पाद डेवलपर्स अधिक महंगे हार्डवेयर के बदले सॉफ्टवेयर विकास की लागत और जटिलता को कम करने के लिए फ्लोटिंग पॉइंट डीएसपी का उपयोग कर सकते हैं, क्योंकि फ्लोटिंग पॉइंट में कलन विधि को लागू करना सामान्यतः आसान होता है।
सामान्यतः, डीएसपी समर्पित एकीकृत विद्युत परिपथ होते हैं, हालांकि डीएसपी कार्यक्षमता को क्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला ऐरे चिप (एफपीजीए) का उपयोग करके भी तैयार किया जा सकता है।
एंबेडेड सामान्य-उद्देश्य RISC प्रोसेसर कार्यक्षमता की तरह तेजी से DSP बनते जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स OMAP प्रोसेसर में एआरएम कोर्टेक्स-ए8 8 और सी 6000 डीएसपी शामिल हैं।
संचार में डीएसपीएस की एक नई नस्ल जो डीएसपी कार्यों और एच/डब्ल्यू त्वरण समारोह दोनों को मिलाकर मुख्य धारा में पहुंच रहा है।ऐसे मॉडेम प्रोसेसर में ASOCS ModemX और CEVA का XC4000 शामिल है।
मई 2018 में, चीन इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी समूह के नानजिंग रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रॉनिक्स टेक्नोलॉजी द्वारा डिजाइन किए गए हुआरुई -2 ने स्वीकृति पारित की। 0.4 टीफ्लॉप्स (TFLOPS), टीएफएलओपीएस की प्रसंस्करण गति के साथ, चिप वर्तमान मुख्यधारा डीएसपी चिप की तुलना में बेहतर प्रदर्शन कर सकता है।[24] डिज़ाइन टीम ने Huarui-3 बनाना शुरू कर दिया है, जिसमें टीफ्लॉप्स स्तर पर प्रसंस्करण गति और कृत्रिम बुद्धिमत्ता का समर्थन करती है।[25]
यह भी देखें
- अंकीय सिग्नल नियंत्रक
- ग्राफ़िक्स प्रोसेसिंग युनिट
- चिप पर प्रणाली
- हार्डवेयर एक्सिलरेशन
- विजन प्रोसेसिंग यूनिट
- एमडीएसपी - एक मल्टीप्रोसेसर डीएसपी
- ओपनसीएल
संदर्भ
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