Kompilery a procesory

Po popisu funkčních modulů, z nichž jsou sestaveny DSP Motorola 56000, se zaměříme na jejich instrukční soubor. Zjistíme, zda se tvůrcům skutečně podařilo navrhnout soubor instrukcí vhodných pro rychlé zpracování signálů.

Svět DSP není omezen pouze na řadu TSM320, s níž jsme se seznámili v předchozích článcích. Oblíbenými DSP používanými zejména při zpracování audio signálů (včetně zvukových karet Turtle Beach) jsou čipy Motorola 56000.

V předchozím článku jsme si popsali čipy OMAP, v nichž se kombinují jádra ARM s DSP řady TMS320C55× a TMS320C64×. Kromě těchto čipů společnost TI navrhla i čipy DaVinci, které jsou určeny především pro práci s video signálem.

DSP s architekturou VLIW byly navrženy s ohledem na vysoký výpočetní výkon. Na opačné straně výkonnostního spektra nalezneme DSP řady C5000, které byly použity v čipech OMAP v kombinaci s procesory ARM.

Všechny digitální signálové procesory, které jsme si až doposud popisovali, byly optimalizovány pro zpracování signálů složených z celočíselných vzorků. Existují však i mnohdy velmi výkonné DSP určené pro zpracování hodnot s plovoucí řádovou čárkou.

V dalším článku o architektuře VLIW a o rodině procesorů TMS320C6× společnosti Texas Instruments se budeme věnovat popisu instrukční sady těchto čipů a samozřejmě též způsobům zajištění paralelního spouštění instrukcí.

Ve snaze o zvýšení celkového výpočetního výkonu se společnost Texas Instruments uchýlila k řešení, které dnes může vypadat poněkud exoticky, i když bylo velmi úspěšné. Jedná se o použití architektury VLIW neboli Very Long Instruction Word.

Ve druhé části článku si podrobněji popíšeme instrukční sadu DSP TMS32010. Tato zajímavě navržená instrukční sada tvoří základ pro instrukční sady dalších DSP vyráběných společností Texas Instruments.

Po popisu osmibitových mikrořadičů se v seriálu začneme věnovat dalším typům čipů. Jedná se o digitální signálové procesory (DSP), přičemž jedním z revolučních čipů v této oblasti je slavný TMS32010.

Minule jsme si popsali osmibitové mikrořadiče řady Z8 a eZ8 navržené společností Zilog. Ty navázaly na legendární Zilog Z80, ovšem jen nepřímo. Skutečný základ Z80 nalezneme v konkurenčních mikrořadičích Rabbit.

Další řada osmibitových mikrořadičů, kterou si v dnešním článku stručně popíšeme, nese označení eZ8. Podobnost s legendárními mikroprocesory Z80 není náhodná, protože i mikrořadiče eZ8 jsou vyráběny společností Zilog.

Z osmibitových jader S08 byla odvozena další řada jader nazvaná RS08. Tato jádra jsou určena pro výpočetně a paměťově nenáročné aplikace, v nichž je limitujícím faktorem minimální spotřeba.

I přes velký úspěch 32bitových mikrořadičů postavených na architektuře ARM Cortex-M se v praxi často setkáme i s různými osmibitovými mikrořadiči. Mezi rozšířené čipy patří i mikrořadiče s jádry S08 a RS08.

Šestnáctibitové mikrořadiče MSP430 firmy Texas Instruments jsme si z pohledu programátora popsali v předchozích dvou článcích. Ještě nám zbývá se zmínit o dalších modulech, kterými jsou tyto čipy vybaveny.

V popisu šestnáctibitových mikrořadičů MSP430 společnosti Texas Instruments dnes budeme pokračovat. Kromě podrobnějšího popisu instrukční sady se zmíníme i o periferních modulech, jimiž bývají tyto čipy vybaveny.

Po popisu mikrořadičů z rodiny H8 přichází na řadu další oblíbené a často používané mikrořadiče, které se v některých ohledech rodině H8 podobají. Jedná se o 16bitové mikrořadiče MSP430 společnosti Texas Instruments.

Po popisu osmibitových procesorů z rodiny H8, tj. čipů z řady 300 a 300L, se začneme zabývat čipy postavenými na jádrech 300H. Jedná se o 16bitová jádra, přičemž některé operace mohou probíhat i s 32bitovými operandy.

Po popisu jader SuperH se seznámíme s další rodinou mikroprocesorů navržených v Hitachi. Jedná se o rodinu H8, v níž nalezneme celou řadu čipů – od 8bitových až po výkonné 32bitové.

V posledním článku o čipech s architekturou SuperH si popíšeme vlastnosti RISCových jader nazvaných SH-4 a SH-4A. Ta dnes nalezneme jak v mikroprocesorech, tak i mikrořadičích vyráběných společností Renesas.

Ve druhém článku o knihovně Spoon, kterou lze použít pro analýzu či transformace kódu v Javě, dokončíme téma „procesorů“, jež mohou sloužit k relativně jednoduchým analýzám kódu.

Mikroprocesory a mikrořadiče založené na jádru SH-2A mohou být doplněny o matematický koprocesor SH2A-FPU. Seznámíme se s jeho vlastnostmi a porovnáme si jej s dalšími procesory.

Raspberry Pi je znám poměrně nevýkonným procesorem. Ve skutečnosti čipy BCM2835(6,7) nabízí vysoký výkon teoreticky dosahující až 28,8 GFLOPS. Výpočet je ale nutné přenést z CPU (ARM) na tzv. QPU.

Ve třetím článku o architektuře SuperH se budeme věnovat popisu instrukční sady SH-2A. Jedná se o rozšíření původní sady SH-2 o instrukce užitečné zejména v mikrořadičích a taktéž při zpracování signálů.

Ve druhém článku o SuperH si popíšeme instrukční sadu SH-2, s níž se mohli setkat programátoři her pro Sega Saturn a dnes především vývojáři mikrořadičů pro průmyslové aplikace (včetně automotive).