Моторола 56000

Motorola DSP56000 (также известный как 56K ) — семейство микросхем цифровых сигнальных процессоров (DSP), производимых Motorola Semiconductor (позже Freescale Semiconductor , затем NXP ), начиная с 1986 года. ^[1]^[2]^[3]^[4]^[5] более поздние модели все еще производятся в 2020-х годах. Серия 56k предназначалась в основном для встраиваемых систем, выполняющих обработку сигналов, но также какое-то время была довольно популярна на ряде компьютеров, включая NeXT , Atari Falcon030 и SGI Indigo рабочие станции , использующие 56001. ^[6] Модернизированные версии 56k используются до сих пор. ^[update] в аудиооборудовании, радиолокационных системах, устройствах связи (например, мобильных телефонах ) и различных других встроенных приложениях DSP. 56000 также был использован в качестве основы для обновленного 96000 , который не имел коммерческого успеха.

Техническое описание

DSP56000 использует арифметику с фиксированной запятой , с 24- битными программными словами и 24-битными словами данных. Он включает в себя два 24-битных регистра , которые также можно назвать одним 48-битным регистром. Он также включает в себя два 56-битных аккумулятора , каждый из которых имеет 8-битное «расширение» ( то есть запас по мощности); в остальном аккумуляторы аналогичны другим 24/48-битным регистрам. Будучи процессором с модифицированной гарвардской архитектурой , 56k имеет три области памяти + шины (и встроенные банки памяти в некоторых моделях): область/шина памяти программ и две области/шины памяти данных. ^[7] Область стека выделяется в отдельном адресном пространстве, которое называется «Пространство памяти стека». ^[8] отличается от адресного пространства основной памяти. ^[9] Стек, который используется при вызовах подпрограмм и «длинных прерываниях », имеет глубину пятнадцать. ^[9]

В качестве базовой длины слова было выбрано 24 бита, поскольку это давало системе разумный диапазон чисел и точность обработки аудио (звука), что является основной задачей 56000. ^{[ нужна ссылка ]} 24 бита соответствуют динамическому диапазону 144 дБ , достаточному в 1980-х годах, когда аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) редко превышали 20 бит. Одним из примеров являются приложения ADSL , где фильтры обычно требуют 20-битной точности. Крайние левые четыре бита обычно считаются достаточным запасом, чтобы избежать переполнения при вычислениях.

Процессор способен выполнять 16,5 миллионов инструкций в секунду (MIPS) при максимальной указанной тактовой частоте 33 МГц. ^[7] и имеет аппаратную поддержку блочного с плавающей запятой БПФ . ^[7] Он использует уровни TTL 5 В и потребляет около 0,4 Вт. ^[7]

Приложения и варианты

В большинстве проектов 56000 предназначен для выполнения одной единственной задачи, поскольку цифровая обработка сигналов с использованием специального оборудования осуществляется в основном в режиме реального времени и не допускает каких-либо прерываний . Для менее требовательных задач, не критичных по времени, разработчики обычно используют отдельный ЦП или MCU .

56000 может выполнить 1024-точечное комплексное быстрое преобразование Фурье (БПФ) за 59 898 тактов, что занимает 1,8 мс на частоте 33 МГц. ^[7] или скорость чуть более 555 операций в секунду, что позволяет как декодировать, так и кодировать в реальном времени достаточно продвинутые аудиокодеки, такие как MP3, для записи непосредственно на диск. ^[10]^[11]

Добавление инструкций SIMD настольных компьютеров к большинству процессоров привело к тому, что специализированные микросхемы DSP, такие как 56000, частично исчезли из некоторых областей применения, но они продолжают широко использоваться в средствах связи и других профессиональных целях. С этой целью в серию 56800 был добавлен полноценный MCU , который создал однокристальное решение «DSPcontroller», в то время как в 68456 произошло обратное, 68000 с 56000 на нем.

Все еще довольно распространенной моделью 56000 является семейство 56300 третьего поколения , начиная с 56301. ^[12] который включает в себя несколько моделей со специальными встроенными аппаратными и встроенными приложениями, такими как логика интерфейса PCI , процессоры CRC или аудиокомпандеры . Тактовые частоты ядра составляли до 250 МГц. ^[13]

56000 предоставляет полный набор инструментов разработки , включая C компилятор , ассемблер и симулятор набора команд . ^[14]^[15]^[16]

Ссылки

^ Процессор цифровых сигналов Motorola DSP56000 IEEE
^ freescale.com - РУКОВОДСТВО ПО СЕМЕЙСТВУ 24-БИТНОГО ПРОЦЕССОРА ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ DSP56000 ( архивировано в 2019 г. )
^ Дробная и целочисленная арифметика с использованием семейства DSP56000.
^ Программируемые архитектуры DSP
^ Семейство Motorola DSP56000, оптимизирующее руководство пользователя компилятора C
^ atariforge.org - Схема Atari Falcon030, версия A. Архивировано 24 июля 2015 г. в Wayback Machine , 28 июня 1992 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и freescale.com – Обзор продукта, 24-битный процессор цифровых сигналов, DSP56001A , 1997 г. ( в архиве в 2019 г. )
^ «РУКОВОДСТВО ПО СЕМЕЙСТВУ 24-БИТНОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА DSP56000» (PDF) . п. 91 (5–15). Архивировано из оригинала (PDF) 19 января 2019 г. Проверено 26 декабря 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б «РУКОВОДСТВО ПО СЕМЕЙСТВУ 24-БИТНОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА DSP56000» (PDF) . п. 29 (2–5). Архивировано из оригинала (PDF) 19 января 2019 г. Проверено 26 декабря 2023 г.
^ Скот Хакер. «Как работает MP3: внутри кодека» . MP3: Полное руководство . О'Рейли . Проверено 16 апреля 2013 г.
^ Майк Адана. «Развитие MP3» . Руководство для блога MP3 . Проверено 16 апреля 2013 г.
^ Моторола (октябрь 1999 г.). «56301 СПЕЦ» (PDF) . 128ИК . DSP56301P/Д. Архивировано (PDF) из оригинала 15 августа 2020 г. Проверено 7 августа 2020 г.
^ Обзор семейства DSP56K , стр. 45 и далее в Beyond DSP, ноябрь 2010 г. (freescale/NXP).
^ «Руководство пользователя оптимизирующего компилятора C семейства Motorola DSP56000, версия 6.3» (PDF) . Проверено 10 ноября 2023 г.
^ «СПРАВОЧНОЕ РУКОВОДСТВО ПО АССЕМБЛЕРУ MOTOROLA DSP» (PDF) . Проверено 12 ноября 2023 г.
^ «СПРАВОЧНОЕ РУКОВОДСТВО ПО СИМУЛЯТОРУ DSP MOTOROLA» (PDF) . Проверено 12 ноября 2023 г.

Дальнейшее чтение

56000 семей

Руководство по семейству DSP56000 – Motorola
Руководство пользователя DSP56000 / DSP56001 – Motorola
DSP56002 Руководство пользователя – Motorola
DSP56166 Руководство пользователя – Motorola

56300 семья

Внешние ссылки

Цифровые сигнальные процессоры Freescale
A56 Бесплатный ассемблер для архитектуры 56000.
Программа долголетия продукта

[1] Процессор цифровых сигналов Motorola DSP56000 IEEE

[2] reescale.com - РУКОВОДСТВО ПО СЕМЕЙСТВУ 24-БИТНОГО ПРОЦЕССОРА ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ DSP56000 ( архивировано в 2019 г. )

[3] Дробная и целочисленная арифметика с использованием семейства DSP56000.

[4] Программируемые архитектуры DSP

[5] Семейство Motorola DSP56000, оптимизирующее руководство пользователя компилятора C

[6] tariforge.org - Схема Atari Falcon030, версия A. Архивировано 24 июля 2015 г. в Wayback Machine , 28 июня 1992 г.

[fs561a-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и freescale.com – Обзор продукта, 24-битный процессор цифровых сигналов, DSP56001A , 1997 г. ( в архиве в 2019 г. )

[8] «РУКОВОДСТВО ПО СЕМЕЙСТВУ 24-БИТНОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА DSP56000» (PDF) . п. 91 (5–15). Архивировано из оригинала (PDF) 19 января 2019 г. Проверено 26 декабря 2023 г.

[dsp56k-ss-9] Jump up to: ^а ^б «РУКОВОДСТВО ПО СЕМЕЙСТВУ 24-БИТНОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА DSP56000» (PDF) . п. 29 (2–5). Архивировано из оригинала (PDF) 19 января 2019 г. Проверено 26 декабря 2023 г.

[10] Скот Хакер. «Как работает MP3: внутри кодека» . MP3: Полное руководство . О'Рейли . Проверено 16 апреля 2013 г.

[11] Майк Адана. «Развитие MP3» . Руководство для блога MP3 . Проверено 16 апреля 2013 г.

[12] Моторола (октябрь 1999 г.). «56301 СПЕЦ» (PDF) . 128ИК . DSP56301P/Д. Архивировано (PDF) из оригинала 15 августа 2020 г. Проверено 7 августа 2020 г.

[13] Обзор семейства DSP56K , стр. 45 и далее в Beyond DSP, ноябрь 2010 г. (freescale/NXP).

[14] «Руководство пользователя оптимизирующего компилятора C семейства Motorola DSP56000, версия 6.3» (PDF) . Проверено 10 ноября 2023 г.

[15] «СПРАВОЧНОЕ РУКОВОДСТВО ПО АССЕМБЛЕРУ MOTOROLA DSP» (PDF) . Проверено 12 ноября 2023 г.

[16] «СПРАВОЧНОЕ РУКОВОДСТВО ПО СИМУЛЯТОРУ DSP MOTOROLA» (PDF) . Проверено 12 ноября 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]