Глава 11. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА В СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

11.1. Введение

При решении любой конкретной задачи специализированная аппаратура всегда эффективнее универсальных ЦВМ. Однако требуемая в очень многих случаях гибкость вычислительных средств проще всего обеспечивается с помощью универсальных ЦВМ. Именно таким специальным приложениям и посвящена настоящая глава. В ней рассматриваются вопросы проектирования универсальных устройств, предназначенных для исследования методов обработки сигналов при анализе речи, в радиолокации, гидролокации, сейсмологии и технике связи. Дело в том, что в перечисленных областях такие устройства оказываются эффективнее больших вычислительных машин, обслуживающих в режиме разделения времени все увеличивающееся число экспериментаторов. Основным назначением этих устройств является создание соответствующих алгоритмов путем моделирования разрабатываемых специализированных устройств.

В настоящее время вычислительная техника все еще продолжает стремительно развиваться. Целесообразность той или иной структуры вычислительной машины в значительной степени зависит от характеристик существующих компонентов. Так, например, когда основным видом запоминающих устройств ЦВМ были кубы памяти на магнитных сердечниках, полупроводники только начинали заменять радиолампы в арифметических устройствах, так что даже обыкновенный триггер был громоздким и дорогим. При этом внешняя (относительно куба) память была весьма дорогостоящей, и проектировщики старались уменьшить ее объем. Однако позднее, когда память на сердечниках все еще доминировала, но триггеры и арифметические устройства стали недорогими устройствами с большими функциональными возможностями, начали широко применяться общие регистры и сверхоперативные ЗУ. Появление микросхем со средним уровнем интеграции привело к быстрому внедрению принципов параллельной обработки, многие из которых и в настоящее время не являются бесспорными. Быстрый прогресс в области создания новых компонентов   стимулировал появление множества идей, но пока эти компоненты не нашли широкого применения.

В данной главе сначала в качестве примера рассматривается универсальная ЦВМ и обсуждаются возможности ее применения для обработки сигналов. После этого описываются различные методы увеличения скорости обработки сигналов на универсальной ЦВМ. В качестве примеров структуры универсальных ЦВМ, предназначенных для обработки сигналов, и применения их в соответствующих системах в конце главы подробно рассматриваются два быстродействующих цифровых процессора для анализа сигналов — FDP (Fast Digital Processor) и LSP2 (Lincoln Signal Processor 2).