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Chapitre 1 Chapitre 1 Introduction Introduction
| Date post: | 05-Jan-2016 |
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Chapitre 1Chapitre 1
IntroductionIntroduction
Dr. Naim Dahnoun, Bristol University, (c) Texas Instruments 2004Chapter 1, Slide 2
ObjectifsObjectifs
Pourquoi traiter les signaux Pourquoi traiter les signaux numériquement?numériquement?
Definition d’une application temps-réel.Definition d’une application temps-réel. Pourquoi utiliser les processeurs Pourquoi utiliser les processeurs DDigital igital
SSignal ignal PProcessing?rocessing? Quels sont les algorithmes Quels sont les algorithmes DSPDSP typiques? typiques? Paramètres à considérer en choisissant un Paramètres à considérer en choisissant un
processeur DSP.processeur DSP. La famille TMS320 de Texas Instruments.La famille TMS320 de Texas Instruments.
Dr. Naim Dahnoun, Bristol University, (c) Texas Instruments 2004Chapter 1, Slide 3
Pourquoi s’orienter vers le numérique?Pourquoi s’orienter vers le numérique?
Les techniques de traitement numérique Les techniques de traitement numérique du signal sont devenues tellement du signal sont devenues tellement puissantes que quelquefois, il est puissantes que quelquefois, il est extrèmement difficile, voir impossible, extrèmement difficile, voir impossible, d’atteindre les mêmes performances d’atteindre les mêmes performances avec le traitement analogique du signal.avec le traitement analogique du signal.
Exemples:Exemples: Filtre FIR avec phase linéaire.Filtre FIR avec phase linéaire. Filtres adaptatifs.Filtres adaptatifs.
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Le traitement analogique du signal est Le traitement analogique du signal est élaboré en utilisant des composants élaboré en utilisant des composants analogiques tells que:analogiques tells que: Résistances.Résistances. Condensateurs.Condensateurs. Inductances.Inductances.
La tolérance propre associée à ces La tolérance propre associée à ces composants, la température, les composants, la température, les variations de tension et les vibrations variations de tension et les vibrations mécaniques peuvent affecter l’efficacité mécaniques peuvent affecter l’efficacité des circuits analogiques de façon des circuits analogiques de façon drastique.drastique.
Pourquoi s’orienter vers le numérique?Pourquoi s’orienter vers le numérique?
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Avec les DSP, il est facile de:Avec les DSP, il est facile de: Changer les applications.Changer les applications. Corriger les applications.Corriger les applications. Mettre à jour les applications.Mettre à jour les applications.
En plus, les DSP réduisent:En plus, les DSP réduisent: Les effets liés aux bruits.Les effets liés aux bruits. Le nombre de composants.Le nombre de composants. Le temps de développment.Le temps de développment. Cout.Cout. La consommation.La consommation.
Pourquoi s’orienter vers le numérique?Pourquoi s’orienter vers le numérique?
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Les processeurs DSP doivent exécuter Les processeurs DSP doivent exécuter les tâches en temps-reel, on doit donc les tâches en temps-reel, on doit donc définir le temps-réel?définir le temps-réel?
La définition du temps-réel dépend de La définition du temps-réel dépend de l’application.l’application.
Exemple: un filter FIR à 100 iterations Exemple: un filter FIR à 100 iterations est exécuté en temp-réel si le DSP peut est exécuté en temp-réel si le DSP peut exécuter et terminer l’opération suivante exécuter et terminer l’opération suivante entre deux échantillons:entre deux échantillons:
Processus temps-réelProcessus temps-réel
99
0k
knxkany
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On peut dire que nous avons une On peut dire que nous avons une application temps réel si:application temps réel si: Temps d’attente Temps d’attente 0 0
Temps d’exécutionTemps d’exécutionTemps Temps
d’attented’attente
Période d’échantillonagePériode d’échantillonagenn n+1n+1
Processus temps-réelProcessus temps-réel
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Pourquoi ne pas utiliser un micro-Pourquoi ne pas utiliser un micro-processeur (General Purpose Processor: processeur (General Purpose Processor: GPP) comme un Pentium au lieu d’un GPP) comme un Pentium au lieu d’un processeur DSP?processeur DSP? Quel est Quel est la consommationla consommation d’un Pentium et d’un Pentium et
celle d’un processeur DSP?celle d’un processeur DSP? Quel est Quel est le coutle cout d’un Pentium et celui d’un d’un Pentium et celui d’un
processeur DSP?processeur DSP?
Pourquoi un besoin de processeurs DSP?Pourquoi un besoin de processeurs DSP?
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Utiliser un processeur DSP en présence Utiliser un processeur DSP en présence des contraintes suivantes:des contraintes suivantes: Cout.Cout. Taille.Taille. Consommation.Consommation. Traitement de plusieurs signaux (en hautes Traitement de plusieurs signaux (en hautes
fréquence) en temps-réel.fréquence) en temps-réel. Utiliser un processeur GPP en presence Utiliser un processeur GPP en presence
des contraintes suivantes:des contraintes suivantes: Large mémoires.Large mémoires. Systèmes d’exploitation avancés.Systèmes d’exploitation avancés.
Pourquoi un besoin de processeurs DSP?Pourquoi un besoin de processeurs DSP?
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Quels sont les algorithms DSP typiques?Quels sont les algorithms DSP typiques?
Algorithm Equation
Finite Impulse Response Filter
M
kk knxany
0
)()(
Infinite Impulse Response Filter
N
kk
M
kk knybknxany
10
)()()(
Convolution
N
k
knhkxny0
)()()(
Discrete Fourier Transform
1
0
])/2(exp[)()(N
n
nkNjnxkX
Discrete Cosine Transform
1
0
122
cos).().(N
x
xuN
xfucuF
La somme de produit (SOP) est l’élément La somme de produit (SOP) est l’élément clé dans la majorité des algorithms DSP:clé dans la majorité des algorithms DSP:
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Hardware vs. Microcode multiplicationHardware vs. Microcode multiplication
Les processeurs DSP sont optimisées pour Les processeurs DSP sont optimisées pour des opérations de multiplication et des opérations de multiplication et d’addition.d’addition.
Multiplication et addition sont cablées et Multiplication et addition sont cablées et exécutés en un seul cycle.exécutés en un seul cycle.
Exemple: multiplication 4-bit (non signé).Exemple: multiplication 4-bit (non signé).
10111011x 1110x 1110
10111011x 1110x 1110
HardwareHardware MicrocodeMicrocode
1001101010011010 000000001011.1011.1011..1011..1011...1011...
1001101010011010
Cycle 1Cycle 1Cycle 2Cycle 2Cycle 3Cycle 3Cycle 4Cycle 4
Cycle 5Cycle 5
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Paramètres à considerer en choisissant un Paramètres à considerer en choisissant un processeur DSPprocesseur DSP
Parameter
Arithmetic format
Extended floating point
Extended Arithmetic
Performance (peak)
Number of hardware multipliers
Number of registers
Internal L1 program memory cache
Internal L1 data memory cache
Internal L2 cache
32-bit
N/A
40-bit
1200MIPS
2 (16 x 16-bit) with 32-bit result
32
32K
32K
512K
32-bit
64-bit
40-bit
1200MFLOPS
2 (32 x 32-bit) with 32 or 64-bit result
32
32K
32K
512K
TMS320C6211 (@150MHz)
TMS320C6711 (@150MHz)
C6711 Datasheet: C6711 Datasheet: \Links\TMS320C6711.pdf C6211 Datasheet: C6211 Datasheet: \Links\TMS320C6211.pdf
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Parameter
I/O bandwidth: Serial Ports (number/speed)
DMA channels
Multiprocessor support
Supply voltage
Power management
On-chip timers (number/width)
Cost
Package
External memory interface controller
JTAG
2 x 75Mbps
16
Not inherent
3.3V I/O, 1.8V Core
Yes
2 x 32-bit
US$ 21.54
256 Pin BGA
Yes
Yes
2 x 75Mbps
16
Not inherent
3.3V I/O, 1.8V Core
Yes
2 x 32-bit
US$ 21.54
256 Pin BGA
Yes
Yes
TMS320C6211 (@150MHz)
TMS320C6711 (@150MHz)
Paramètres à considerer en choisissant un Paramètres à considerer en choisissant un processeur DSPprocesseur DSP
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Processeurs à virgule fixe vs. virgule flottanteProcesseurs à virgule fixe vs. virgule flottante
Les applications qui nécessitent:Les applications qui nécessitent: Une grande precision.Une grande precision. Une large gamme dynamique.Une large gamme dynamique. Un rapport signal/bruit élevé.Un rapport signal/bruit élevé. Une facilité d’utilisation.Une facilité d’utilisation.
Nécessitent un processeur à virgule flottante.Nécessitent un processeur à virgule flottante. Inconvénient des processeurs à virgule Inconvénient des processeurs à virgule
flottante:flottante: Consommation supérieure.Consommation supérieure. Peut être plus cher.Peut être plus cher. Peut être plus lent et de plus grande dimension.Peut être plus lent et de plus grande dimension.
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C’est l’application qui determine le C’est l’application qui determine le composant et la platforme à utiliser composant et la platforme à utiliser pour atteindre des performances pour atteindre des performances optimales à moindre coutoptimales à moindre cout
Processeurs à virgule fixe vs. virgule flottanteProcesseurs à virgule fixe vs. virgule flottante
Dr. Naim Dahnoun, Bristol University, (c) Texas Instruments 2004Chapter 1, Slide 16
LA famille TMS320 de Texas InstrumentsLA famille TMS320 de Texas Instruments
Il existe différentes familles et sou-Il existe différentes familles et sou-familles.familles.
Lowest CostLowest CostControl SystemsControl Systems Motor ControlMotor Control StorageStorage Digital Ctrl SystemsDigital Ctrl Systems
C2000C2000 C5000C5000
EfficiencyEfficiency Best MIPS perBest MIPS perWatt / Dollar / SizeWatt / Dollar / Size Wireless phonesWireless phones Internet audio playersInternet audio players Digital still cameras Digital still cameras ModemsModems TelephonyTelephony VoIPVoIP
C6000C6000
Multi Channel and Multi Channel and Multi Function App'sMulti Function App's
Comm InfrastructureComm Infrastructure Wireless Base-stationsWireless Base-stations DSLDSL ImagingImaging Multi-media ServersMulti-media Servers VideoVideo
PerformancePerformance & &Best Best Ease-of-UseEase-of-Use
Chapitre 1Chapitre 1
IntroductionIntroduction
- Fin -- Fin -
