TAREA 1 INVESTIGACION

TAREA 1 INVESTIGACION Procesamiento Digital de Señales 3 DE MARZO DE 2017 TORRES GUILLEN JOSE LUIS 2014350743 7EV22 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 Contenido FPGA .................................................................................................................................................... 2 HISTORIA ......................................................................................................................................... 3 CARACTERÍSTICAS............................................................................................................................ 4 PROGRAMACIÓN ............................................................................................................................. 5 APLICACIONES ................................................................................................................................. 5 MICROPROCESADOR .......................................................................................................................... 6 MICROCONTROLADOR ....................................................................................................................... 7 ¿QUE PUEDEN HACER LOS MICROCONTROLADORES? ................................................................... 8 CIRCUITOS INTEGRADOS CONFIGURABLES ASIC ............................................................................... 9 HISTORIA DEL ASIC ........................................................................................................................ 10 TIPOS Y CONSTRUCCIÓN DE LOS ASIC´S ........................................................................................ 10 PROCESADORES DIGITALES DE SEÑAL (DSP) ................................................................................... 11 PERSPECTIVA ................................................................................................................................. 11 ¿QUÉ ES UN DSP? .......................................................................................................................... 11 APLICACIONES ............................................................................................................................... 12 CARACTERÍSTICAS DE LOS DSP ...................................................................................................... 13 FORMATO ARITMÉTICO ................................................................................................................ 13 CONSUMO ..................................................................................................................................... 14 1 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 FPGA Los arreglos de compuertas programables en campo (FPGAs) son chips de silicio reprogramables. A diferencia de los procesadores que encuentra en su PC, al programar un FPGA el chip se vuelve a cablear para implementar su funcionalidad en lugar de ejecutar una aplicación de software. Un FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array) es un dispositivo semiconductor que contiene bloques de lógica cuya interconexión y funcionalidad puede ser configurada i situ mediante un lenguaje de descripción especializado. La lógica programable puede reproducir desde funciones tan sencillas como las llevadas a cabo por una puerta lógica o un sistema combinacional hasta complejos sistemas en un chip. Los FPGAs se utilizan en aplicaciones similares a los ASICs, sin embargo son más lentas y no pueden abarcar sistemas tan complejos como ellos. A pesar de esto, las FPGAs tienen la ventaja de ser reprogramables (lo que añade una enorme flexibilidad al flujo de diseño), sus costes de desarrollo y adquisición son mucho menores para pequeñas cantidades de dispositivos, y el tiempo de desarrollo es también menor. Ciertos fabricantes cuentan con FPGAs que sólo se pueden programar una vez, por lo que sus ventajas e inconvenientes se encuentran a medio camino entre los ASICs y los FPGAs reprogramables. Un FPGA, dicho en términos llanos, puede configurarse para llevar a cabo cualquier función lógica y hacer lo que a su dueño le plazca. Claro que para conseguir eso el diseñador debe configurar el circuito, normalmente siguiendo la especificación de un lenguaje de descripción de hardware. Esto es algo así como hacer código en vez de electrónica digital. ¿Te imaginas las posibilidades creativas de una plataforma así? IMAGEN 1.- FPGA 2 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 El X6500 Rev 3, un FPGA para minar bitcoins Considera que con un FPGA eres capaz, en teoría, de reinventar todo tipo de dispositivos de cómputo. Incluso hacerlos trabajar en un mismo espacio y de forma paralela. Por supuesto, en la práctica la creación está limitada por la capacidades de cada tarjeta FPGA, y también por la plataforma. Para trabajar con un FPGA debes contar con un software especial creado por el fabricante. En Windows la experiencia es completa, pero en Linux puede presentar inconvenientes. Po ie to, FPGA Li e i pulsa el desa ollo o dispositi os FPGA utiliza do he a ie tas de soft a e li e u ope sou e . Ade ás, fo e ta el i te a io desarrollo de cores IP con licencias que posean el mismo espíritu que las del software li e . E ot a o asió ha la e os de ha d a e li e, o o A dui o. Los FGPA comerciales tienen unos 25 años entre nosotros. Cada vez poseen más áreas de aplicación (e.g., radioastronomía, emulación de hardware, bioinformática, criptografía). Las universidades están extendiendo su uso como excelente herramienta didáctica y de prototipado. Quizás en el futuro contemos con herramientas de aún más alto nivel (dicho en términos de abstracción, no de calidad) para la configuración de FPGA. De ser así, ya no solo ingenieros o científicos sino también artistas y creativos en general producirán resultados aún más sorprendentes, inimaginables y poderosos que los que voy a presentarte a continuación HISTORIA Las FPGA son el resultado de la convergencia de dos tecnologías diferentes, los dispositivos lógicos programables (PLDs Programmable Logic Devices) y los circuitos integrados de aplicación específica (ASIC [Application-Specific Integrated Circuit]). La historia de los PLDs comenzó con los primeros dispositivos PROM (Programmable Read-Only Memory) y se les añadió versatilidad con los PAL (Programmable Array Logic) que permitieron un mayor número de entradas y la inclusión de registros. Esos dispositivos han continuado creciendo en tamaño y potencia. Mientras, los ASIC siempre han sido potentes dispositivos, pero su uso ha requerido tradicionalmente una considerable inversión tanto de tiempo como de dinero. Intentos de reducir esta carga han provenido de la modularización de los elementos de los circuitos, como los ASIC basados en celdas, y de la estandarización de las máscaras, tal como Ferranti fue pionero con la ULA (Uncommitted Logic Array). El paso final era combinar las dos estrategias con un mecanismo de interconexión que pudiese programarse utilizando fusibles, antifusibles o celdas RAM y celdas ROM, como los innovadores dispositivos Xilinx de mediados de los 80. Los circuitos resultantes son similares en capacidad y aplicaciones a los PLDs más grandes, aunque hay diferencias puntuales que 3 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 delatan antepasados diferentes. Además de en computación reconfigurable, las FPGAs se utilizan en controladores, codificadores/decodificadores y en el prototipado de circuitos VLSI y microprocesadores a medida. El primer fabricante de estos dispositivos fue Xilinx [2] y los dispositivos de Xilinx se mantienen como uno de los más populares en compañías y grupos de investigación. Otros vendedores en este mercado son Atmel, Altera, AMD y Motorola. CARACTERÍSTICAS Una jerarquía de interconexiones programables permite a los bloques lógicos de un FPGA ser interconectados según la necesidad del diseñador del sistema, algo parecido a un breadboard (es una placa de uso genérico reutilizable o semi permanente) programable. Estos bloques lógicos e interconexiones pueden ser programados después del proceso de manufactura por el usuario/diseñador, así que el FPGA puede desempeñar cualquier función lógica necesaria. Una tendencia reciente ha sido combinar los bloques lógicos e interconexiones de los FPGA con microprocesadores y periféricos relacionados para formar un «Sistema programable en un chip». Ejemplo de tales tecnologías híbridas pueden ser encontradas en los dispositivos Virtex-II PRO y Virtex-4 de Xilinx, los cuales incluyen uno o más procesadores PowerPC embebidos junto con la lógica del FPGA. El FPSLIC de Atmel es otro dispositivo similar, el cual usa un procesador AVR en combinación con la arquitectura lógica programable de Atmel. Otra alternativa es hacer uso de núcleos de procesadores implementados haciendo uso de la lógica del FPGA. Esos núcleos incluyen los procesadores MicroBlaze y PicoBlaze de Xlinx, Nios y Nios II de Altera, y los procesadores de código abierto LatticeMicro32 y LatticeMicro8. Muchos FPGA modernos soportan la reconfiguración parcial del sistema, permitiendo que una parte del diseño sea reprogramada, mientras las demás partes siguen funcionando. Este es el principio de la idea de la «computación reconfigurable», o los «sistemas reconfigurables». 4 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 PROGRAMACIÓN En la FPGA no se realiza programación tal cual como se realiza en otros dispositivos como DSP, CPLD o microcontroladores. La FPGA tiene celdas que se configuran con una función específica ya sea como memoria (FLIP-FLOP tipo D), como multiplexor o con una función lógica tipo AND, OR, XOR. La labor del "programador" es describir el hardware que tendrá la FPGA. Por consiguiente, la tarea del "programador" es definir la función lógica que realizará cada uno de los CLB, seleccionar el modo de trabajo de cada IOB e interconectarlos. El diseñador cuenta con la ayuda de entornos de desarrollo especializados en el diseño de sistemas a implementarse en una FPGA. Un diseño puede ser capturado ya sea como esquemático, o haciendo uso de un lenguaje de programación especial. Estos lenguajes de programación especiales son conocidos como HDL o Hardware Description Language (lenguajes de descripción de hardware). Los HDLs más utilizados son:    VHDL Verilog ABEL En un intento de reducir la complejidad y el tiempo de desarrollo en fases de prototipaje rápido, y para validar un diseño en HDL, existen varias propuestas y niveles de abstracción del diseño. Los niveles de abstracción superior son los funcionales y los niveles de abstracción inferior son los de diseño al nivel de componentes hardware básicos. Entre otras, National Instruments LabVIEW FPGA propone un acercamiento de programación gráfica de alto nivel. APLICACIONES Cualquier circuito de aplicación específica puede ser implementado en un FPGA, siempre y cuando esta disponga de los recursos necesarios. Las aplicaciones donde más comúnmente se utilizan los FPGA incluyen a los DSP (procesamiento digital de señales), radio definido por software, sistemas aeroespaciales y de defensa, prototipos de ASICs, sistemas de imágenes para medicina, sistemas de visión para computadoras, reconocimiento de voz, bioinformática, emulación de hardware de computadora, entre otras. Cabe notar que su uso en otras áreas es cada vez mayor, sobre todo en aquellas aplicaciones que requieren un alto grado de paralelismo. Existe código fuente disponible (bajo licencia GNU GPL)1 de sistemas como microprocesadores, microcontroladores, filtros, módulos de comunicaciones y memorias, entre otros. Estos códigos se llaman cores. 5 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 MICROPROCESADOR El microprocesador es un circuito integrado que es parte fundamental de un CPU o unidad central de procesamiento en una computadora. Se le llama microprocesador a la parte de un CPU que se clasifica como un componente electrónico compuesto por cientos de miles de transistores integrados en una placa de silicio. Se trata del elemento clave en la conformación de IMAGEN 2.- MICROPROCESADOR un ordenador. A pesar de que comúnmente se los confunde, el microprocesador no es lo mismo que el CPU. El microprocesador a una o varias CPU, y varios microprocesadores pueden soportar a un CPU, pero en el caso de la Unidad Central de Procesamiento se trata de un concepto lógico que agrupa a todos los componentes que hacen al funcionamiento electrónico de la máquina. Los microprocesadores se diseñan en distintos tipos y capacidades, ofreciendo posibilidades adecuadas a cada equipo. El microprocesador se compone de una unidad de control, una unidad aritmético - lógica, varios registros y, en ocasiones, una unidad en coma flotante. Este componente de cada ordenador es el encargado de ejecutar instrucciones codificadas en númeross binarios. A menudo, se realiza una primera lectura de las instrucciones, luego se las envía al decodificador, la instrucción se decodifica, se leen los operandos, se ejecutan y se presentan los resultados. Todo esto puede ocurrir en un segundo o menos. La marca más conocida de microprocesadores y componentes afines es Intel que funciona desde 1968. Su último lanzamiento son los circuitos Intel Atom, especiales para netbooks y equipos similares. Los procesadores Intel se venden desde y hacia todas partes del mundo y son utilizados en equipos de baja y alta gama, incluso en equipamiento de la NASA. Además, esta compañía ha tenido una enorme participación en desarrollo de tecnología y software open source o de código abierto. Otras empresas de microprocesadores son AMD, Motorola, IBM y muchas más. 6 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 MICROCONTROLADOR Los principiantes en electrónica creen que un microcontrolador es igual a un microprocesador. Esto no es cierto. Difieren uno del otro en muchos sentidos. La primera y la más importante diferencia es su funcionalidad. Para utilizar al microprocesador en una aplicación real, se debe de conectar con componentes tales como memoria o componentes buses de transmisión de datos. Aunque el microprocesador se considera una máquina de computación poderosa, no está preparado para la comunicación con los dispositivos periféricos que se le conectan. Para que el microprocesador se comunique con algún periférico, se deben utilizar los circuitos especiales. Así era en el principio y esta práctica sigue vigente en la actualidad. IMAGEN 3.-MICROCONTROLADOR Por otro lado, al microcontrolador se le diseña de tal manera que tenga todas las componentes integradas en el mismo chip. No necesita de otros componentes especializados para su aplicación, porque todos los circuitos necesarios, que de otra manera correspondan a los periféricos, ya se encuentran incorporados. Así se ahorra tiempo y espacio necesario para construir un dispositivo. 7 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 ¿QUE PUEDEN HACER LOS MICROCONTROLADORES? Para entender con más facilidad las razones del éxito tan grande de los microcontroladores, vamos a prestar atención al siguiente ejemplo. Hace unos 10 años, diseñar un dispositivo electrónico de control de un ascensor de un edificio de varios pisos era muy difícil, incluso para un equipo de expertos. ¿Ha pensado alguna vez en qué requisitos debe cumplir un simple ascensor? ¿Cómo lidiar con la situación cuando dos o más personas llaman al ascensor al mismo tiempo? ¿Cuál llamada tiene la prioridad? ¿Cómo solucionar las cuestiones de seguridad, de pérdida de electricidad, de fallos, de uso indebido? Lo que sucede después de resolver estos problemas básicos es un proceso meticuloso de diseñar los dispositivos adecuados utilizando un gran número de los chips especializados. Este proceso puede tardar semanas o meses, dependiendo de la complejidad del dispositivo. Cuando haya terminado el proceso, llega la hora de diseñar una placa de circuito impreso y de montar el dispositivo.¡Un dispositivo enorme! Es otro trabajo difícil y tardado. Por último, cuando todo está terminado y probado adecuadamente, pasamos al momento crucial y es cuando uno se concentra, respira profundamente y enciende la fuente de alimentación. Esto suele ser el punto en el que la fiesta se convierte en un verdadero trabajo puesto que los dispositivos electrónicos casi nunca funcionan apropiadamente desde el inicio. P epá ese pa a u has o hes si do i , o e io es, ejo as… o se ol ide de ue todavía estamos hablando de cómo poner en marcha un simple ascensor. Cuando el dispositivo finalmente empiece a funcionar perfectamente y todo el mundo esté satisfecho, y le paguen por el trabajo que ha hecho, muchas compañías de desarrollo estarán interesadas en su trabajo. Por supuesto, si tiene suerte, cada día le traerá una oferta de trabajo de un nuevo inversionista. Sin embargo, si lo requieren para trabajar en el control de los elevadores de un nuevo edificio que tiene cuatro pisos más de los que ya maneja su sistema de control. ¿Sabe cómo proceder? ¿Cree acaso que se pueden controlar las demandas de sus clientes? Pensamos que usted va a construir un dispositivo universal que se puede utilizar en los edificios de 4 a 40 pisos, una obra maestra de electrónica. Bueno, incluso si usted consigue construir una joya electrónica, su inversionista le esperarará delante de la puerta pidiendo una cámara en el ascensor o una música relajante en caso de fallo de ascensor. O un ascensor con dos puertas. De todos modos, la ley de Murphy es inexorable y sin duda usted no podrá tomar ventaja a pesar de todos los esfuerzos que ha hecho. Por desgracia, todo lo que se ha dicho hasta aho a su ede e la ealidad. Esto es lo ue dedi a se a la i ge ie ía ele t ó i a eal e te significa. Es así como se hacían las cosas hasta aparición de los microcontroladores diseñados – pequeños, potentes y baratos. Desde ese momento su programación dejó de se u a ie ia, todo to ó ot a di e ió … 8 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 El dispositivo electrónico capaz de controlar un pequeño submarino, una grúa o un ascensor como el anteriormente mencionado, ahora está incorporado en un sólo chip. Los microcontroladores ofrecen una amplia gama de aplicaciones y sólo algunas se exploran normalmente. Le toca a usted decidir qué quiere que haga el microcontrolador y cargar un programa en él con las instrucciones apropiadas. Antes de encender el dispositivo es recomendable verificar su funcionamiento con ayuda de un simulador. Si todo funciona como es debido, incorpore el microcontrolador en el sistema. Si alguna vez necesita cambiar, mejorar o actualizar el programa, hágalo. ¿Hasta cuándo? Hasta quedar satisfecho. Eso puede realizarse sin ningún problema. CIRCUITOS INTEGRADOS CONFIGURABLES ASIC Un Aplication Specific Integrate Circuit o circuito integrado de aplicación específica, mejor conocido como ASIC por sus siglas en ingles, es un circuito integrado configurable que ha sido diseñado para un propósito u aplicación específica para un producto electrónico específico. Con los últimos avances en las tecnologías de miniaturización y las herramientas de diseño, la complejidad máxima, y por ende la funcionalidad, en un ASIC ha crecido desde 5.000 puertas lógicas a más de 100 millones. Los ASIC modernos a menudo incluyen otros elementos prediseñados tales como:      Procesadores de 32-bit. Bloques de memoria RAM, ROM, EEPROM y memoria flash. DSP. Amplificadores analógicos. Otros tipos de módulos caracterizados por el consumidor tales como interfases o codificadores. Este tipo de ASIC frecuentemente es llamado Sistema en un Chip, o SoC por sus siglas en inglés. Los diseñadores de ASIC digitales usan lenguajes descriptores de hardware (HDL), tales como Verilog o VHDL, para describir la funcionalidad de estos dispositivos [1]. Los niveles de configuración de un ASIC pueden estar en el campo de lo físico (construcción del hardware) o a nivel lógico (configuración por software). Ello depende del subconjunto o tipo de ASIC que se emplee en la figura 1 podemos observar algunas vistas de un ASIC. 9 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 IMAGEN 3.- ASIC HISTORIA DEL ASIC Desde los años 70, se ha llevado a cabo el desarrollo de la microelectrónica creando nuevas tecnologías evolutivas para lograrlo, pero no fue sino hasta 1980 que los ingenieros de la compañía Ferranti, comenzaron a explorar las ventajas del diseño de un IC configurable o adaptable para un sistema o aplicación en particular mas allá de usar circuitos integrados estándar [2]. La microelectrónica crea el paso en el cual la implementación de IC's estándar puede lograrse utilizando funciones lógicas con uno o mas IC's configurables. Como la tecnología VLSI (Very Low Scale Integration) hace posible la construcción de un sistema con muchos componentes mas pequeños se pueden combinar muchos IC's estándares dentro de un IC configurable. Ferranti empresa de Ukrania [3], fue la primera en producir los primeros arreglos de compuertas. La adaptación del arreglo se produce cuando es cambiada la mascara de interconexión metálica. Las ULA (Uncommitted Logic Array) consideradas como uno de los primeros IC´ssemiconfigurables desarrolladas, en principio tenían unos cientos de compuertas para luego extender la gamma y hacer otros modelos que incluyen elementos de memoria RAM. TIPOS Y CONSTRUCCIÓN DE LOS ASIC´S Estos IC's están hechos sobre una oblea de silicio de algunos micrones de grosor, cada oblea mantiene unos cientos de IC's llamados muertos [4]. Los transistores y el cableado están hechos de muchas capas cuyo número está entre unas 10 y 15 todas distintas entre sí, dispuestas una sobre la otra e interconectadas según los requerimientos. Cada capa tiene un patrón que es definido utilizando una mascara similar a una diapositiva de fotografía. La primera mitad de las capas definen a los transistores y la segunda mitad a las interconexiones entre ellos. 10 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 Algunos de los tipos mas destacados de ASIC´s los cuales serán descritos más adelante son:    Completamente configurables. Semiconfigurables. Dispositivos programables. PROCESADORES DIGITALES DE SEÑAL (DSP) Los DSP o procesadores digitales de señal son microprocesadores específicamente diseñados para el procesado digital de señal. Algunas de sus características más básicas como el formato aritmético, la velocidad, la organización de la memoria o la arquitectura interna hacen que sean o no adecuados para una aplicación en particular, así como otras que no hay que olvidar, como puedan ser el coste o la disponibilidad de una extensa gama de herramientas de desarrollo. PERSPECTIVA Un sistema de procesado digital de señal puede definirse como cualquier sistema electrónico que realice procesado digital de señal, entendiéndose por él la aplicación de operaciones matemáticas a señales representadas de forma digital. Las señales son representadas de forma digital mediante secuencias demuestras. A menudo, estas muestras se obtienen de señales físicas (por ejemplo, señales de audio) utilizando transductores (un micrófono en este caso) y convertidores analógico-digitales. Después del procesado matemático, las señales digitales pueden volver a convertirse en señales físicas mediante convertidores digital-analógicos. Si bien, en principio, el corazón de un sistema de procesado digital puede ser un microcontrolador, un procesador de propósito general o un procesador digital de señal (DSP), en sistemas en los cuales la carga computacional es extremadamente intensa la solución óptima optan por escoger a un DSP. En la actualidad, los cuatro grandes fabricantes de DSP son Texas Instruments, Motorola y At&t. ¿QUÉ ES UN DSP? Estrictamente hablando, el término DSP se aplica a cualquier chip que trabaje con señales representadas de forma digital. En la práctica, el término se refiere a microprocesadores específicamente diseñados para realizar procesado digital de señal. Los DSP utilizan arquitecturas especiales para acelerar los cálculos matemáticos intensos implicados en la mayoría de sistemasde procesado de señal en tiempo real. Por ejemplo, las arquitecturas 11 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 de los DSP incluyen circuitería para ejecutar de forma rápida operaciones de multiplicar y acumular, conocidas como MAC. A menudo poseen arquitecturas de memoria que permiten un acceso múltiple para permitir de forma simultánea cargar varios operandos, por ejemplo, una muestra de la señal de entrada y el coeficiente de un filtro simultáneamente en paralelo con la carga de la instrucción. También incluyen una variedad de modos especiales de direccionamiento y características de control de flujo de programa diseñadas para acelerar la ejecución de operaciones repetitivas. Además, la mayoría de los DSP incluyen en el propio chip periféricos especiales e interfaces de entrada salida que permiten que el procesador se comunique eficientemente con el resto de componentes del sistema, tales como convertidores analógico-digitales o memoria. La diferencia esencial entre un DSP y un Microprocesador es que el DSP tiene características diseñadas para soportar tareas de altas prestaciones, repetitivas y numéricamente intensas. Por contra, los microprocesadores de propósito general o microcontroladores no están especializados para ninguna aplicación en especial; en el caso de los microprocesadores de propósito general, ni están orientados a aplicaciones de control, en el caso de los microcontroladores. Aunque el ejemplo del filtro de respuesta impulsional finita (FIR) ha sido ampliamente utilizado en el entorno DSP, es quizás el más simple que permite ilustrar la necesidad de estas prestaciones en los DSP, las cuales permiten concebir muchas de las funciones de procesado en tiempo real. APLICACIONES Los DSP se utilizan en muy diversas aplicaciones, desde sistemas radar hasta la electrónica de consumo. Naturalmente, ningún procesador satisface todas las necesidades de todas o la mayoría de aplicaciones. Por lo tanto, la primera tarea para el diseñador al elegir un DSP es ponderar la importancia relativa de las prestaciones, coste, integración, facilidad de desarrollo, consumo y otros factores para las necesidades de la aplicación en particular. Las grandes aplicaciones, en términos de dinero que mueven sus productos, se realizan para los sistemas pequeños, baratos y con un gran volumen de producción como los de telefonía celular, disqueteras y modems, en donde el coste y la integración son de la mayor importancia. En sistemas portátiles, alimentados por baterías, el consumo es crítico. Sin embargo, la facilidad de desarrollo es generalmente en estas aplicaciones menos importante para el diseñador. A pesar de que estas aplicaciones casi siempre implican el desarrollo de hardware y software a medida, el enorme volumen de producción justifica el esfuerzo extra de desarrollo. 12 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 Una segunda clase de aplicaciones englobaría a aquellas que procesan un gran volumen de datos mediante algoritmos complejos. Ejemplos incluyen la exploración sonar y sísmica, donde el volumen de producción es bajo, los algoritmos más exigentes y el diseño del producto más largo y complejo. En consecuencia, el diseñador busca un DSP que tenga máximas prestaciones, buena facilidad de uso y soporte para configuraciones multiprocesador. En algunos casos, más que diseñar el propio hardware y software, el sistema se construye a partir de placas de desarrollo de catálogo y el software a partir de librerías de funciones ya existentes. CARACTERÍSTICAS DE LOS DSP La elección de un DSP que posea unas ciertas características estará muy condicionada a la aplicación que se quiera destinar. En este apartado se presenta un conjunto de aspectos característicos de los DSP sin que se pretenda con ello hacer una lista exhaustiva. Dichos aspectos deberán tenerse en cuenta a la hora de su elección para una aplicación en particula. FORMATO ARITMÉTICO Una de las características fundamentales de los DSP es el tipo de formato aritmético utilizado por el procesador. La figura 2 muestra la estrecha relación entre formato numérico y número de bits del DSP. En el formato IEEEde o a flota te la s i di a ue el it ás sig ifi ati o es el sig o, do de u i di a ue se t ata de u ú e o egati o. La e i di a e po e te, fo ado por 8 bits y la , de its, la a tisa del ú e o. Al a e e de e po e te el fo ato en coma fija, éste puede representar números con más bits significativos que el formato en o a flota te del is o ta año e its. E este eje plo, its so sig ifi ati os, f , comparados con los 23 del formato IEEE-754. Para un mismo tamaño en número de bits, el formato en coma fija proporciona una mejor resolución que el formato en coma flotante. Sin embargo, es este último quien posee un margen dinámico superior. La aritmética de coma flotante es más flexible que la de coma fija. Con coma flotante, los diseñadores de sistemas tienen acceso a un margen dinámico más amplio. En consecuencia, los DSP de coma flotante son generalmente más fáciles de programar que los de coma fija, pero son usualmente más caros. El mayor coste es resultado del requisito de una mayor complejidad circuital que se traduce en un mayor tamaño de chip. Sin embargo, el mayor margen dinámico facilita su programación pues el programador no debe preocuparse por el margen dinámico ni por la precisión. Por el contrario, en los DSP de coma fija el programador a menudo debe escalar las señales en sus programas para asegurar una adecuada precisión numérica con el limitado margen dinámico del DSP de coma fija. 13 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 Por lo general, las aplicaciones con un gran volumen de unidades y/o bajo consumo utilizan los DSP de coma fija al ser la prioridad en este tipo de aplicaciones el bajo coste. Los programadores determinan el margen dinámico y la precisión necesarias de la aplicación, ya sea analíticamente o a través de simulaciones, y entonces aplican operaciones de escalado dentro del código de la aplicación en los puntos en donde sea necesario. En aplicaciones donde el coste no sea un requisito crítico o que demanden un margen dinámico y precisión elevadas, o donde la facilidad de desarrollo sea vital, los DSP de coma flotante poseen ventaja. Mediante rutinas software es posible emular el comportamiento de un dispositivo de coma flotante con uno de coma fija. Sin embargo, tales rutinas resultan generalmente caras en términos de ciclos del procesador. En consecuencia, raramente se suele emular la aritmética de coma flotante. CONSUMO El uso cada vez más extendido de los DSP en aplicaciones portátiles como la telefonía celular hace que el consumo sea un factor a tener muy en cuenta en el momento de decidirse por un DSP u otro. Conscientes de esta necesidad, los fabricantes de DSP ya fabrican DSP para tensiones bajas de trabajo (3,3 V -3 V) que incorporan prestaciones para la gestión de e e gía, o o puede se los odos sleep o idle ue i hi e el eloj del D“P a todas o sólo algunas partes del mismo, divisores programables del reloj para permitir la realización de determinadas tareas a velocidad inferior o en control directo de periféricos, lo que permite la desactivación de algunos de ellos si no se prevé su aplicación. HISTORIA   En 1978, INTEL la zó el o o u p o esado a alógi o de señales . Este poseía un chip ADC/DAC con un procesador de señales interno, pero no poseía un multiplicador de hardware, el 2920 no tuvo éxito en el mercado. En 1979, AMI lanza el S2811, fue diseñado como un microprocesador periférico, al igual que el 2920 no tuvo gran éxito en el mercado. En el mismo año, Bell Labs introduce el primer chip procesador digital de señales (DSP), The Mac 4 Mi op o esso . Luego e fue o p ese tados e el I““CC los p i e os D“P completos: el PD7710 de NEC y el DSP1 de AT&T, ambos procesadores fueron inspirados en las investigaciones de PSTN Telecomunicaciones. En ese mismo año NEC comenzó la producción del PD7710, la primera producción de DSP completos en el mundo. El primer DSP producido por Texas Instruments, el TMS32010, probó ser un gran éxito. Actualmente el TMS320C4X diseñado y producido por TEXAS INSTRUMENTS, surge con ciertas ventajas frente al resto de los procesadores, ya que este se diseña para ser escalable; 14 JOSE LUIS TORRES GUILLEN 2014350743 es decir, para que pueda trabajar en paralelo con otros dispositivos similares. Muchos de los procesadores se engloban dentro de la filosofía CISC, (Complex Instruction Set Computers) Aunque se pueden encontrar en el mercado algunos que operen bajo la filosofía RISC (Reduced Instruction Set Computers); estos últimos dedicados para aplicaciones concretas como la telefonía móvil. CONCLUSIÓN En el procesamiento de señales es muy importante a la hora de pasar información de un lado a otro con tal de obtener un resultado deseado, se busca que el procesamiento sea rápido y efectivo, es por eso que existen diferentes dispositivos capaces de procesar estas señales unos más rápidos que otros como se vio en el resumen, el mas poderoso de los procesadores es el PDS ya que es un dispositivo específicamente diseñado para este propósito y contiene muchos recursos que lo hacen mas rápido que los demás, es importante ya que gracias a esto se obtiene una mejor respuesta a la hora de procesar señales de manera digital es mas veloz y mas eficiente. 15