ВВЕДЕНИЕ
Специализированные вычислители решают задачи первичной и вторичной цифровой обработки информации.
При первичной обработке обеспечивается преобразование входных
сигналов в цифровую форму, обнаружение полезных сигналов в помехах, измерение параметров сигналов, их спектрально-корреляционные
преобразования и т. д. Основные методы решения этих задач заключаются в цифровой обработке во временной области и обработке в частотной области (например, цифровая фильтрация с использованием
дискретного преобразования Фурье).
Исключительно важным требованием является необходимость выполнения обработки в реальном масштабе времени, что накладывает жесткие ограничения как на время решения задач, так и на скорость обмена
информацией средствами интерфейса.
При вторичной обработке решаются задачи траекторных измерений, распознавание образов, задачи управления, контроля, диагностики и т. д.
В случае цифровой обработки различные алгоритмы могут реализоваться аппаратно, программно и программно-аппаратно.
Основной принцип замены аппаратных средств программными заключается в том, что программы, реализуемые микропроцессорной системой, могут заменить аппаратные средства, которые воспринимают,
хранят, обрабатывают и выдают цифровую информацию. Аппаратные и
программные средства оказываются, в известной степени, взаимозаменяемыми и соотношения между ними определяются, главным образом,
экономическими факторами.
Аппаратная реализация труднее поддается модификации, а программная – отличается гибкостью. Самое существенное ограничение замены
аппаратных средств программными – это быстродействие. Производительность специализированного устройства, выполняющего некоторую
функцию, всегда выше производительности устройств, реализующих
ту же функцию программно.
В настоящее время реализация специализированных вычислителей,
обеспечивающих выполнение заданного алгоритма за отрезок времени,
исчисляемый долями и единицами микросекунды, возможна лишь на
устройствах с жесткой логикой.
В этом случае эффективный подход к обеспечению обработки в реальном масштабе времени – это создание специализированных средств
цифровой обработки на основе БИС и СБИС. В настоящее время появились специализированные микросхемы сложения, вычитания, умножения и деления многоразрядных чисел, представленных в различных форматах.
В то же время в таких областях, как связь, медицина, акустика, бытовая техника и т. д. с успехом можно использовать микропроцессорные системы, обладающие исключительной гибкостью алгоритмов обработки.
В настоящем учебном пособии изложены вопросы разработки специализированных вычислителей как на микропроцессорной основе, так
и на базе устройств с жесткой логикой.