專利名稱：實時信號處理機的雙口存貯器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機、數(shù)字信號處理、實時信號處理技術(shù)領(lǐng)域。
目前對連續(xù)不斷輸入的實時信號進行不間斷的處理方法通常使用兩個相同的存貯結(jié)構(gòu)，當一個做為處理數(shù)據(jù)存貯器由處理機存取時，另一個則作為輸入/輸出緩沖器，經(jīng)輸入/輸出設(shè)備進行實時信號的輸入和處理結(jié)果的輸出。當一批數(shù)據(jù)的輸入/輸出過程完成后，處理數(shù)據(jù)存貯器中的處理過程亦已結(jié)束。兩個存貯結(jié)構(gòu)用開關(guān)電路進行切換，相互交換地位，從而可以保證處理的連續(xù)性。
但是在高速實時信號處理機中，為提高數(shù)據(jù)處理速度，一般均使用多個處理機，同時通過多個通路對處理數(shù)據(jù)存貯器進行存取。如果采用上述通常處理方法，則多個通路的地址總線、數(shù)據(jù)總線的高速開關(guān)電路將占用很大比例的設(shè)備成本和體積。另外，由于相鄰兩批數(shù)據(jù)分處于兩個結(jié)構(gòu)中，使得處理往往只能局限于在同一批數(shù)據(jù)中進行，如果一批數(shù)據(jù)是運動目標的一幅圖象，在需要由不同批次的數(shù)據(jù)分析目標的運動過程時要遇到困難。
本發(fā)明的目的在于用低成本的器件構(gòu)造高速并行實時信號處理機的存貯器，簡化輸入/輸出緩沖器與處理數(shù)據(jù)存貯器的高速切換機構(gòu)，以大幅度地降低設(shè)備成本與體積，并實現(xiàn)多批次數(shù)據(jù)相互之間的關(guān)系的處理。
本發(fā)明設(shè)計出用雙口動態(tài)存貯器件構(gòu)造實時信號處理機的存貯器的新方案。其特征在于利用雙口動態(tài)存貯器件的串行口作為高速實時信號的輸入/輸出，其并行口經(jīng)過多個通路，多個處理機進行存取。本方案可采用高速圖形顯示終端的TMS4161雙口動態(tài)存貯芯片或TMS4461雙口動態(tài)存貯芯片。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如

圖1及圖2所示。它們有串行和并行兩個存取口，它的串行口能高速并按順序地存取，正適應(yīng)實時信號的輸入/輸出要求;它的并行口和一般動態(tài)存貯器件完全相同，可以經(jīng)過多個通路與高速并行運行的多個處理機相連，器件的串行口與并行口有各自獨立的數(shù)據(jù)總線(圖1中的D、Q和SINsout，圖2中的DQ和SDQ)，但兩口共用一套尋址總線(圖1和圖2中的A0-A7)。由于串行口一次能尋址256個順序的數(shù)據(jù)，占用尋址總線的時間，只相當于并行口尋址一個數(shù)據(jù)的時間，因此可以認為并行口的工作幾乎不受串行口的影響，兩者可以獨立地進行尋址和存取。
本發(fā)明所說的實時信號處理機的存貯器的構(gòu)造如圖3虛線框所示雙口動態(tài)存貯器件的存貯矩陣劃分為n個區(qū)域，如該圖下方圖3(a)所示劃為了四個物理分區(qū)。在某個工作周期內(nèi)，指定一個存貯區(qū)為輸入/輸出緩沖區(qū)，由串行口經(jīng)串行移位器進行存取，令外的一部分區(qū)域或全部區(qū)域為處理數(shù)據(jù)存取區(qū)，由并行運行的多個處理機經(jīng)過連成多個通路的并行口進行存取。當輸入/輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部更新后，處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)中的處理過程結(jié)束，在下一個工作周期開始前，將存有處理結(jié)果的前一周期中的處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)重新指定為輸入/輸出緩沖區(qū)，使得處理結(jié)果能夠經(jīng)串行口輸出，上個周期存有輸入數(shù)據(jù)的輸入/輸出緩沖區(qū)重新指定為處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)，使其已存有的輸入數(shù)據(jù)進入處理機，這樣完成了輸入/輸出緩沖區(qū)和處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)的交換。這種交換不必通過大量的開關(guān)電路加以轉(zhuǎn)換，只要用計數(shù)電路根據(jù)要求來改變尋址時的基準地址指針即可。
由于輸入/輸出緩沖區(qū)和處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)共處于一個存貯實體中，如圖4所示那樣按照工作周期順序地輪換地指定輸入/輸出緩沖區(qū)和處理數(shù)據(jù)區(qū)，這樣，在一個存貯體中將同時存貯有前n個批次的輸入和輸出數(shù)據(jù)，這就便于對多批數(shù)據(jù)相互之間的關(guān)系加以處理。為了便于管理，將輸入/輸出緩沖區(qū)規(guī)定為邏輯頁面0，以此類推下去，如圖4所示。邏輯頁面和實際的存貯體分區(qū)(物理分區(qū))的對立關(guān)系是按工作周期而“旋轉(zhuǎn)的”，但對于處理機的每一個工作周期來說，某個邏輯頁面存貯的數(shù)據(jù)都是具有相同邏輯地位的，例如0頁總是輸入/輸出緩沖區(qū)，1頁總是當前輸入圖象區(qū)。(圖4中“當前”“上一幅”均相對于處理機而言)。
上述的雙口存貯器也可以用超大規(guī)模集成電路工藝來實現(xiàn)。
附圖簡要說明
圖1為TMS4161雙口動態(tài)存貯芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2為TMS4461雙口動態(tài)存貯芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3為用雙口動態(tài)存貯器件構(gòu)成的雙口正交存取存貯器在陣列式實時電視圖象處理機中的應(yīng)用。
其中虛線框為存貯模塊陣列。
圖3(a)為一個存貯模塊的示意圖。
圖4為在對連續(xù)輸入的電視圖片進行時間域上的處理時雙口正交存取存貯器的邏輯頁面和物理分區(qū)的旋轉(zhuǎn)式對應(yīng)關(guān)系。
圖5為用雙口正交存取存貯器把二維信號處理分解為一維處理的運算過程。
其中(a)為水平方向的一維卷積運算示意圖(b)為垂直方向的一紙卷積運算示意圖(c)為邏輯頁面一物理分區(qū)對應(yīng)關(guān)系的旋轉(zhuǎn)第0頁為輸入/輸出緩沖器，第1頁為原始數(shù)據(jù)區(qū)，第2頁為處理緩沖器，第3頁為結(jié)果累加器。
本發(fā)明用于實時圖象信號處理機的實施例如圖3所示?？墒褂迷诶走_回波信號處理機中。
虛線框中所示為使用本發(fā)明的雙口正交存貯器，它被劃分為4×4個模塊。采用正交存取結(jié)構(gòu)，即可以按圖象信號的水平方向存取，也可按垂直方向存取。以便于將二維圖象處理分解為多個一維處理。如圖5所示為將二維卷積分解為多個一維卷積相加的運算過程示意圖。這種算法使得進行并行處理的多處理機相互之間可以不需要通信網(wǎng)絡(luò)(即該圖上部的“流水數(shù)據(jù)傳遞線”可以省去)。實驗線路使用128塊TMS4161雙口存貯芯片，可以存貯回幅512×512點×8位的電視圖象。如果改用傳統(tǒng)的開關(guān)方式來切換輸入/輸出緩沖區(qū)和處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)，該結(jié)構(gòu)將需要4×4×2×8+19×2＝294個高速開關(guān)電路。由于電視數(shù)據(jù)輸入/輸出速度為107個/秒，存貯器芯片必須選用高速芯片。成本和體積將提高3～10倍。
圖3中地址轉(zhuǎn)換器使用TMS34061和12片“可編程陣列邏輯”16V8。系統(tǒng)控制器目前暫時用IBM-PC/XT作模擬實驗。TMS34061是專用芯片，能很方便地產(chǎn)生電視時序信號和雙口存貯器所需要的各種地址信號和控制信號。不過它的時鐘頻率只能到106赫之，影響了實驗系統(tǒng)的并行口的存取速度。測試結(jié)果，該實驗系統(tǒng)的串行口已完全符合電視制式視頻信號的要求。由于受TMS34061的限制，并行口只能達到每秒存取12.5幅圖片的速度。如果改用新型的雙口存貯器TMS4461將存貯體劃分為8×8模塊，并用高速器件設(shè)計地址轉(zhuǎn)換器，該存貯系統(tǒng)完全能夠滿足實時電視圖象處理的要求。對于雷達回波信號處理機來說，目前的實驗系統(tǒng)已足能滿足要求。
實驗系統(tǒng)使用8片TMS320C25構(gòu)成并行處理機陣列，使用流水線通信方式每秒可完成12.5幅電視圖象的3×3點卷積運算，對該系統(tǒng)來說，處理機片子數(shù)目是不受限制的，如果使用16片TMS320C25則可實時完成3×3卷積運算。如果使用將二維卷積分解為一維卷積的算法，則要求將存貯體劃分為更多的模塊，才能達到電視需要的速度，這將借助于該結(jié)構(gòu)方案的超大規(guī)模集成電路實現(xiàn)。實驗中選用TMS320C25作處理機也不是最佳選擇，如果為該系統(tǒng)設(shè)計專用陣列式處理機，速度和性能將進一步得到提高。
權(quán)利要求
1.一種實時處理機的雙口存貯器，其特征在于利用雙口動態(tài)存貯器件的串行口作為高速實時信號的輸入/輸出，其并行口經(jīng)過多個通路，多個處理機進行存取。
2.如權(quán)利要求1所說的雙口存貯器，其特征在于將所說的雙口動態(tài)存貯器件的存貯矩陣劃分為n個區(qū)域。在某個工作周期內(nèi)，指定一個存貯區(qū)為輸入/輸出緩沖區(qū)，由串行口經(jīng)串行移位器進行存取，另外的一部分區(qū)域或全部區(qū)域為處理數(shù)據(jù)存取區(qū)，由并行運行的多個處理機經(jīng)過連成多個通路的并行口進行存取。當輸入/輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部更新后，處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)中的處理過程結(jié)束，在下一個工作周期開始前，將存有處理結(jié)果的前一周期中的處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)重新指定為輸入/輸出緩沖區(qū)，使得處理結(jié)果能夠經(jīng)串行口輸出，上個周期存有輸入數(shù)據(jù)的輸入/輸出緩沖區(qū)重新指定為處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)，使其已存有的輸入數(shù)據(jù)進入處理機。
全文摘要
一種實時信號處理機的雙口存貯器，屬于計算機、數(shù)字信號處理、實時信號處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出利用雙口動態(tài)存貯器件的串行口作為高速實時信號輸入/輸出，其并行口經(jīng)過多個通路、多個處理機進行存取的新方案，該方案只用計數(shù)電路對一個尋址基準指針加以改變就能簡單地實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入/輸出緩沖區(qū)與處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)的交換，此外，由于輸入/輸出緩沖區(qū)和處理數(shù)據(jù)存貯區(qū)共處于一個存貯實體中，能便于對多批數(shù)據(jù)相互之間的關(guān)系加以處理。
文檔編號G06F12/00GK1047406SQ89102868
公開日1990年11月28日 申請日期1989年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月8日
發(fā)明者蔣南峰, 劉耀騏, 肖允治 申請人:蔣南峰