Расширенная гарвардская архитектура
Процессоры общего назначения обычно ориентированы на быстрое выполнение инструкций типа регистр-регистр и имеют ограниченную пропускную способность памяти. Однако большинство алгоритмов ЦПОС требуют как раз интенсивного использования операций с памятью, поэтому для эффективной поддержки цифровой обработки сигналов память системы должна иметь высокую пропускную способность. ЦПОС достигают требуемой пропускной способности памяти за счет использования нескольких устройств памяти с независимыми шинами доступа; например, некоторые ЦПОС могут осуществлять до шести выборок из памяти параллельно (см. [1]). При этом характерный объем памяти в системах ЦОС существенно меньше, чем в системах общего назначения, что позволяет использовать дорогую синхронную память с простой иерархией.
Рассмотрим фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтр или FIR-filter), вычислительная схема которого показана на рисунке 1. Основными действиями при работе фильтра являются:
- Выборка инструкций из программной памяти
- Выборка двух операндов из памяти данных
- Умножение
- Накопление
- Сдвиг в линии задержки
Все современные ЦПОС могут выдавать результат данной последовательности каждый такт. Это достигается за счет конвейерной организации специализированных действий (умножение, накопление, параллельная выборка из банков памяти).
Рис. 1
Таким образом, для ЦПОС характерна расширенная гарвардская архитектура:
- Раздельные памяти для программ и данных
- Несколько банков памяти данных (например, памяти X и Y) с параллельным доступом
