Представление дробных чисел с фиксированной точкой

Форматы представления целых отрицательных чисел

1. Прямой код. Старший разряд – знаковый: «+» – это «0», «–» – это «1». Удобно выполнять умножение и деление (над знаками выполняется операция «исключающее ИЛИ»). Неудобно выполнять сложение и вычитание, т.к. появляется два нуля: положительный и отрицательный.

2. Дополнительный код. Старший разряд числа сохраняет свое значение по модулю, но имеет знак «–». Удобно выполнять сложение/вычитание, один нуль. Изменение знака числа требует инвертирования всех разрядов и прибавления единицы ко всему числу.

3. Смещенный код. Получается прибавлением константы 2N – 1, где N – число разрядов без знакового.

Обычно в дополнительном коде.

Можно считать, что оно получается делением числа в дополнительном коде с тем же числом разрядов на 2N, где N – число разрядов без знакового.

Ещё есть формат 1,15 (15 разрядов после точки). Точность его:

Форматы представления чисел:

1) с одинарной точностью(single в языке pascal, float –в языке С) – 32 бита, включающий знаковый разряд, 8 бит порядка и 23 бита мантиссы;

2) формат с двойной точностью (double в языках pascal и С) – 64 бита, включающие знаковый разряд, 11 бит порядка и 52 бита мантиссы.

“+” динамический диапазон намного больше чем у чисел с фиксированной точкой

”-” сравнительная сложность реализации с этими числами; неравномерность квантования.

14. Компандирование: А-закон.

- А-закон.

-15129 («-»-0, «+»-1)

получили 011 1011 0001 1001

Получили 0.110.1101.экс.-(110); м – (1101)

Инв через.бит 0.011.1000. – 56

Декодир обратная операция инвертирования

Получили 0.110.1101, возвращаемся налево по таблице. После экспоненты 1

0.01.1101.100000000=-15104.

15. Компандирование: Мю-закон.

- для S<0

- для S>0

-15129 («-»-1, «+»-0)

Кодируется число -15129. к 15129 прибавляется128.получили 011 1011 1001 1001

Получили 1.110.1101.экс.-(110); м – (1101)

Инв кажд.бит 0.001.0010. – 18

Декодир обратная операция инвертирования

Получили 1.110.1101. возвращаемся налево по таблице. После мант. 0, в конце 00

1.01.1101011111100-128= -14972.

16. Кодеки с использованием линейного предсказания: структура и особенности кодирующей части вокодера.

17. Кодеки с использованием линейного предсказания: структура и особенности декодирующей части вокодера.

Вокодеры используются исключительно для кодирования речи. При их построении максимально учитываются особенности образования речи, и её восприятие. Форма восстановленного сигнала может сильно отличаться от исходного. Вокодеры передают по каналам связи не сам сигнал, а параметры моделей его синтеза.

Процесс образования речи. Произнесение звонких звуков – голосовые связки смыкаются и размыкаются с частотой, называемой частотой основного тона, получаемой последовательностью импульсов воздушного потока, которые возбуждают полости голосового тракта. В процессе разговора, человек меняет размеры этих полостей – меняются нерезонансные частоты, называемые формантами. Звонкие звуки, так же называются вокализированными. ЧОТ(Частота основного тона)

Произнесение глухих звуков - проходя по голосовому тракту, воздух создает турбулентный поток. Полости рта и носа при этом возбуждаются шумоподобным сигналом. Результирующий сигнал не содержит периодических составляющих и подобен шуму. В спектре отсутствуют форманты и основной тон.

Органы речи обладают инерционностью на интервале порядка 20 мс. Параметры речи можно считать почти постоянными.

В вокодерах для анализа и фильтрации квазипериодических составляющих используют линейное предсказание.

1) На этапе Ацп, обычно используют fд=8000Гц, 12-16 бит/отсч (8 бит/отсч – 64 Кбит/с; 16 бит/отсч – 128 Кбит/с). При сегментации использование оконные функции. Типичный размер сегмента 160 отсч – 20 мс.

2) Фильтр удаления формант. Удаление формант выполняется с использованием линейных предсказаний (текущий отсчет получается как линейная оценка предыдущих).

В реальных вокодерах, порядок предсказания: р=8-12

Разница м/у настоящими и предсказуемым называется первым остаточным сигналом.

спектральная трактовка:

вход

выход

АЧХ

3)Удаление ОТ выполняется с использованием линейного предсказания, но в результате рне= 8-12. только 2 параметра опред. частота и амплитуда основного тона. *

Линейные преобразования проводятся не по всем 160 отсчетам, а по сегментам(40 отсчетов)

18. Архитектура цифровых сигнальных процессоров (ЦСП): общие принципы построения ЦСП и особенности их архитектуры; архитектура фон Неймана и гарвардская архитектура; обобщенная функциональная схема ЦСП.

Цифровые сигнальные процессоры.

Их архитектура адаптирована для наилучшей реализации алгоритмов ЦОС.

Основная операция алгоритмов ЦОС: умножение с накоплением Σ*y; реализация цифровых фильтров; БПФ (быстрые преобразования Фурье).

Для быстрой реализации этой операции, процессор должен быстро выполнять умножение и обеспечивать большую пропускную способность подсистемы памяти.

Архитектура фон Неймана и гарвардская архитектура.

Архитектура фон Неймана:

Гарвардская архитектура:

Для одной операции умножения с накоплением нужны три выборки из памяти: код команды (1-ый и 2-ой сомножитель). Если предположить, что результат записывается в регистр, то четвёртого доступа к памяти для записи результата не нужно.

В архитектуре фон Неймана потребуется не больше трёх тактов.

В гарвардской архитектуре за счёт совмещения кода операции и чтения кода команды из ПП (памяти программ) и выборки одного из сомножителей из ПД, (памяти данных) число тактов на одну операцию с накоплением уменьшится до двух.

Обобщённая функциональная схема ЦСП.

ПР – прерывания

ВУ – внешнее устройство

УВВ – устройство ввода/вывода

УГА – устройство генерации адреса

АЛУ – арифметико-логическое устройство

ВШД – внешняя шина данных

ВША – внешняя шина адреса

ШДПД – шина данных памяти данных

ШАПП – шина адреса памяти программ

ШАПД – шина адреса памяти данных

ШДПД – шина данных памяти данных

ПП – память программ

ПД – память данных

Отличия:

1)Наличие внутри процессора 2-ух комплектов шин и наличие отдельных областей памяти программ и памяти данных.

Внешняя память соединена с процессором одним комплектом шин;

2)Наличие отдельного блока умножителя;

3)В современных ЦСП многие внешние устройства интегрированы на одном кристалле с процессором. То же относится к дополнительным модулям. Наличие этих устройств и модулей позволяет создавать проблемно-ориентированные варианты ЦСП.

Прерывания могут быть внешними или внутренними

Внешние прерывания – это механизм реакции на асинхронные по отношению к выполнению программ события. Внешние прерывания делятся на две группы:

а)реакция на внештатные ситуации: выход напряжения питания за допустимые пределы;

б)согласование с низкоскоростными устройствами.

Внутренние прерывания – это реакция на внештатные ситуации при выполнении программ (пример: деление на ноль).

19. Архитектура цифровых сигнальных процессоров (ЦСП): принципы работы кэш-памяти.

Кэш-память — это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации

3 принципа размещения блоков в кэше:

а) Ассоциативный кэш.

б) кэш прямого отображения

в) Комбинация первых двух (многовходовой ассоциативный кэш)

Если каждый блок основной памяти имеет только одно фиксированное место, на котором он может появиться в кэш-памяти, то такая кэш-память называется кэшем с прямым отображением. Это наиболее простая организация кэш-памяти, при которой для отображение адресов блоков основной памяти на адреса кэш-памяти просто используются младшие разряды адреса блока. Этот тип памяти наиболее прост, но и наименее эффективен, так как данные из разных областей памяти могут конфликтовать из-за единственной строки кэша, где они только и могут быть размещены.

Если некоторый блок основной памяти может располагаться на любом месте кэш-памяти, то кэш называется полностью ассоциативным. Сложная схемотехника

Если некоторый блок основной памяти может располагаться на ограниченном множестве мест в кэш-памяти, то кэш называется множественно-ассоциативным. Обычно множество представляет собой группу из двух или большего числа блоков в кэше.

По типу обработки операций записи:

а) Со сквозной записью

б) С обратной (отложенной) записью

Дата добавления: 2015-07-02