ARMed解決方案對DSP的戰爭

ARM體系結構簡化了數字信號處理

ARM與數字信號處理（DSP）有什么關系？

ARM似乎在處理領域處于領先地位。該處理器已將其視為其最大的細分市場之一，這主要是由于該公司已采取一些措施以適應嵌入式市場及其采用的體系結構。
DSP在手機，無繩電話，基站，傳呼機，調制解調器，智能手機和PDA（個人數字或數據助手）中普遍采用嵌入式處理器。
利用此類處理器的其嵌入式應用程序包括：磁盤驅動器控制器，汽車引擎控制和管理系統，數字自動環繞聲，電視機頂盒和互聯網設備。仍在修改其產品以利用：玩具，手表等。可能的應用幾乎是無止境的。

但這仍然不能回答問題，為什么要使用ARM處理器來完成這項工作？

答案很簡單。ARM可以提供低成本，高性能和低功耗，而要使便攜式嵌入式產品在當今世界上可銷售，則必須具備上述兩種功能。更不用說一個事實，即整個ARM體系結構的專門小組嚴格致力于充當信號處理器。
這種經過改進的處理器已被命名為“ Piccolo”。Piccolo充當標準ARM微處理器的集成協處理器，允許將第二個面向DSP的數據路徑和相關的DSP指令集集成到標準ARM 32位RISC / 16位Thumb系統中。這種配置允許協處理器通過共享相同的單個系統總線來重用數據。這樣的系統具有成本效益和功率效率。

Piccolo的這種協處理器情況如何更好地適合DSP？

答案是，在許多方面都有幫助。首先，ARM微處理器與Piccolo的集成通過最小化片上代碼存儲量并有效利用芯片存儲器來減少總硅片面積。如果使用兩個獨立的處理器，通常不會發現這種情況。
通過結合單周期算術運算和維持該性能所需的數據吞吐量，可以通過指令集集成來提高性能。
闡明為什么Piccolo
DSP解決方案具有優勢的另一點是，其獨立運行的處理器通常基于“傳統”技術，這不一定是最好的實現，而與ARM集成則不依賴于不足之處標準。

其重要的優勢是可以提高功耗效率，這有助于延長電池壽命并減少熱量產生，當然，可以通過集成實現成本節省。兩者都有利于支持小型便攜式無線產品的強勁趨勢。

這種系統是什么樣的？

好吧-Piccolo體系結構

左上方顯示的是通用寄存器集，所有這些寄存器都可供程序員訪問，并包含32個16位寄存器或16個32位寄存器，以最大化piccolo處理器本地的數據存儲以及四個擴展精度48位寄存器。在底部是用于輸入和輸出的緩沖區，以最大程度地減少內存訪問以及由于ARM協處理器接口遇到的結構性危害而導致的停頓。

其值得注意的硬件是用于數據快速縮放的32位桶形移位器，16 *
16單周期乘法器，內置對擴展精度算術的支持，以及用于單周期雙16位算術和邏輯運算的拆分式ALU。指令字或一個32位數據項算術或邏輯運算。

寄存器具有用于代碼優化和靈活性的重新映射方案，并且有四個可嵌套的零開銷硬件循環結構用于執行DSP算法。

看起來很簡單，不是嗎。但是，可能會問一個好問題：ARM協處理器接口如何工作？共享數據的處理器之間不會有很多爭論嗎？

讓從描述協處理器架構本身開始。通過添加硬件協處理器，ARM支持其指令集的通用擴展。

該架構接口最多支持16個邏輯協處理器
每個協處理器最多可以具有16個不限于32位的專用寄存器。
協處理器使用加載/存儲架構
為了提高性能，大多數新的ARM將協處理器接口限制在片上使用，以進行緩存和內存管理。

現在讓看一下界面。

ARM協處理器接口是一個“總線監視”系統。
當協處理器接收指令時，該協處理器通過總線連接到ARM處理器，該指令將數據通過輸入緩沖區移動到其自己的內部指令管道。
當協處理器指令開始執行時，ARM和協處理器之間便發生了“握手”，表明都已準備好執行指令。該協議包括三個信號：

1. Cpi（從ARM到所有協處理器）。

“協處理器指令”的信號，該信號表示ARM已識別出協處理器指令并希望執行。

2. Cpa（從協處理器到ARM）。

“不存在協處理器”的信號，該信號向ARM指示沒有可用的協處理器來執行當前指令。

3. Cpb（從協處理器到ARM）。

“協處理器繁忙”信號，該信號告訴ARM協處理器尚未開始執行指令。

握手產生了什么結果？這是有趣的部分！

一旦協處理器接收到指令，并且指令正在坐著并等待執行，則根據發生的握手情況有四種可能的結果。

1. ARM可能不選擇執行此指令（不聲明cpi），可能是因為落在分支影子內或某些條件測試失敗（所有ARM指令均按條件執行）。結果-所有協處理器都放棄指令。

2. ARM決定執行（聲明cpi），但是任何協處理器都無法執行，因此cpa保持活動狀態，ARM將采用未定義的指令陷阱并使用軟件進行恢復。

3. ARM決定執行，協處理器接受，但還不能執行。協處理器將CPA調低，但將CPB調高；同時，ARM“忙-等待”直到協處理器將cpb調低，從而使指令流停滯。但是，ARM會中斷中斷。

4. ARM決定執行，協處理器接受立即執行。Cpi，cpa和cpb均被拉低，并且雙方均致力于完成指令。

特別說明：搶先執行。

只要在握手未完成的情況下協處理器可以恢復狀態，協處理器就可以在流水線中接收到指令后立即開始執行指令。

畢竟能說什么？

手機無處不在。而且，為什么呢？因為是如此的便宜，并且很方便攜帶。但是，這還不是DSP的終結。汽車，電視，微波爐，立體聲音響，手表，PDA（等等）都在使用此技術。ARM的Piccolo及其協處理器思想是朝著正確方向邁出的一步。提供了一種在性能，成本和功耗之間取得平衡的架構。在計算機領域，ARM已成為該類別的當前領導者，并取得了短暫的成就。但是，還有更多的事情要來。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARMed解决方案对DSP的战争的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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