43. Универсальные процессоры цос. Общая характеристика процессоров с фиксированной и плавающей точкой (запятой).

Универсальные процессоры ЦОС – это высокоскоростные микропроцессоры с гарвардской архитектурой и наборами команд, оптимизированных под операции ЦОС. В данных процессорах выполнение трудоёмких операций (сдвиг-масштабирование, умножение и т.д.) облегчается за счёт интенсивного использования гарвардской архитектуры, конвейерной обработки и специализированного аппаратного обеспечения. Снижению времени выполнения команд, увеличению тактовой частоты и, что более важно, усложнению аппаратных и программных архитектур. В настоящее время обычным является наличие специализированных встроенных арифметических аппаратных устройств (например, для поддержки быстрых операций умножения-накопления), большой встроенной памяти с множественным доступом и специальных команд для эффективного выполнения операций ЦОС во внутреннем ядре. Следует отметить также тенденцию к увеличению размера слова (например, для поддержания качества сигнала) и более интенсивному использованию параллелизма.

Процессоры с фиксированной (ФТ) и плавающей (ПТ) точкой отличаются способностью обрабатывать сигналы и данные, использующие соответствующие формы их представления. При этом следует иметь в виду, что все процессоры с ПТ имеют набор команд и для обработки данных с ФТ, т.е. в этом смысле являются универсальными.

Следует отметить, что в процессорах с ФТ всегда можно организовать обработку данных с ПТ, но только программным способом. Соответствующие программы преобразования и обработки данных требуют достаточно много времени для их выполнения.

Основные отличия процессоров с ФТ и ПТ заключаются в следующем:

1. Функциональные модули, выполняющие арифметические операции умножения, в процессорах с ПТ по сравнению с ПЦОС с ФТ гораздо сложнее, так как алгоритмы выполнения операций над числами с фиксированной и плавающей точкой существенно отличаются.

2. Процессоры с ПТ имеют более разнообразные типы представления данных, системы команд для обработки данных как с ФТ, так и ПТ и их взаимного преобразования.

3. Разрядность внутреннего представления данных в процессорах с ПТ как правило составляет 32 разряда. В некоторых ПЦОС возможно использование укороченной формы представления.

Однако для многих применений это окупается большими преимуществами, основными из которых являются следующие:

1. При использовании 32 разрядов с ПТ существенно повышается точность внутреннего представления данных.

2. Существенно расширяется возможный динамический диапазон обрабатываемых сигналов и данных (отношение максимально возможного к минимально возможному значению сигнала) и, следовательно, отношение сигнал/шум значительно лучше.

3. При использовании процессоров с ПТ отсутствует необходимость масштабирования данных для исключения эффектов переполнения при выполнении различных операций и, в первую очередь, операций накопления.

4. Большое разнообразие типов данных и особенно данные с ПТ приводит к тому, что архитектура ПЦОС с ПТ становится более дружественной для компиляторов с языка С. Это обстоятельство позволяет получить более эффективные программы при использовании языков высокого уровня.