Программное обеспечение, предназначенное для цифровой обработки аудиосигналов в режиме реального времени.
Основное назначение программы D.S.P. – захват сигналов, поступающих на вход аудиокарты компьютера, обработка их с помощью специальных алгоритмов и математических моделей и вывод. Приложение основано на интуитивно-понятном визуальном программировании, что позволяет без знания каких-либо языков путем взаимодействия с визуальными компонентами создавать схемы различной степени сложности. Графическое ядро данного софта выполнено на OpenGL.
Интерфейс программного обеспечения также прост и удобен. Благодаря наличию структуры проекта, представленной в отдельном окне в виде иерархического дерева, имеется возможность осуществлять быстрые переходы по уровням. Каждый компонент-обработчик имеет свою собственную панель с редактируемыми параметрами. На главном окне представлены ключевые индикаторы: размера аудиобуфера, частоты дискретизации, каналов звуковой карты, величины нагрузки на систему в ходе обработке сигналов.
Необходимо отметить, что приложение D.S.P. не является законченным продуктом. Функционал расширяется с каждой новой версией, создаются новые компоненты-обработчики, оптимизируются алгоритмы, исправляются ошибки. На момент написания статьи программа позволяла успешно решать задачи:
по визуализации сигналов путем отображения их графиков как функций амплитуды от времени с помощью компонента-осциллографа;
по генерации сигналов сложных форм путем использования различных сочетаний обработчиков с возможностями изменения частоты, амплитуды и фазы, настройки воспроизведения на левый или правый каналы звуковой карты;
по спектральному анализу сигналов, представленному в виде диаграммы спектральной плотности;
по определению частоты основной гармоники;
по частотной фильтрации сигналов с помощью воздействия на него фильтрами низких и высоких частот, полосовыми и режекторными.
Кроме того с помощью программы D.S.P. можно выполнять усиление сигналов, амплитудную модуляцию, разделение спектра на низкие и высокие компоненты, задержку по времени, расчет коэффициента корреляции двух сигналов и многое другое. Среди прочих полезных возможностей – хранение информации о последних сохраненных/открытых проектах, поддержка файлов, созданных в ранних версиях программы, калибровка сигнала, чтение wave-файлов, изменение количества каналов в компонентах-обработчиках.
Перед началом работы необходимо настроить параметры сигналов (размер буфера, частоту дискретизации и т.д.) и устройства ввода/вывода с количеством и разрядностью каналов. Несмотря на то, что эти параметры могут уменьшить задержки и улучшить качество сигналов, изменять их нужно с крайней осторожностью.
Разработчик программного обеспечения D.S.P. известен как «Ivan Kulibin» из города Холмск (Россия, Сахалинская область). Первый релиз программы вышел в мае 2013 года.
Приложение бесплатно и распространяется по принципу «как есть». Автор предупреждает, что не несет ответственности за ущерб, причиненный в ходе использования данного софта.
Язык интерфейса программного обеспечения – русский. Руководства пользователя нет.
В настоящее время программа D.S.P. предназначена для работы на платформе Microsoft Windows. В будущем планируется появлений отдельной версии под Linux – Debian и Ubuntu. Данное ПО имеет ряд ограничений – частота исследуемого сигнала не должна превышать 22050 Гц, а при обработке сигналов присутствует задержка, зависящая от драйвера звуковой платы, величины буфера данных и некоторых других параметров. Кроме того максимальное количество используемых в схеме обработчиков, при котором процесс остается стабильным, зависит от мощности компьютера и может быть найдено только опытным путем.
Распространение программы: бесплатная.
Процессор dsp для windows
Please note: The support of further products will be added gradually. Each device has to be implemented and tested separately. As soon as all 64 Bit DSP devices have been implemented we will start to integrate the 56 Bit DSP platform as well.
4.01a
Completely new developed DSP PC-Tool with a huge feature upgrade.
DSP PC-Tool Version 4.75a
Official Beta-Release! Windows 10, Windows 8, Windows 7
Release date: 08.03.2021
Supported devices
BRAX
HELIX
MATCH
DSP
DSP ULTRA
UP 7 DSP
DSP PRO (MK1 / MK2)
UP 7BMW
DSP.3
PP 86DSP
DSP.2
PP 82DSP
DSP
PP 62DSP
DSP MINI
M 5DSP (MK1 / MK2)
M FOUR DSP
P SIX DSP (MK1 / MK2)
V TWELVE DSP
V EIGHT DSP (MK1 / MK2)
Change-Log
Previous versions
Compatibility
Operating system
Software version
HELIX: DSP ULTRA, DSP PRO (MK1 & MK2), DSP.3, DSP.2, DSP, DSP MINI, P SIX DSP (MK1 & MK2), V TWELVE DSP, V EIGHT DSP (MK1 & MK2)
MATCH: UP 7DSP, UP 7BMW, PP 86DSP, PP 82DSP, PP 62DSP, M 5DSP (MK1 & MK2)
Windows 10, Windows 8
DSP PC-Tool Version 4.70a
Public beta release! Release date: 25.06.2020
HELIX: DSP ULTRA, DSP PRO (MK1 & MK2), DSP.3, DSP.2, DSP, DSP MINI, P SIX DSP (MK1 & MK2), V TWELVE DSP, V EIGHT DSP (MK1 & MK2)
MATCH: UP 7DSP, UP 7BMW, PP 86DSP, PP 82DSP, PP 62DSP, M 5DSP (MK1 & MK2)
DSP PC-Tool Version 4.65a
Public beta release! Release date: 04.03.2020
HELIX: DSP ULTRA, DSP PRO (MK1 & MK2), DSP.3, DSP.2, DSP, DSP MINI, P SIX DSP (MK1 & MK2), V TWELVE DSP, V EIGHT DSP (MK1 & MK2)
MATCH: UP 7DSP, UP 7BMW, PP 86DSP, PP 82DSP, PP 62DSP, M 5DSP (MK1 & MK2)
DSP PC-Tool Version 4.52b
Public beta release! Release date: 02.10.2019
HELIX: DSP PRO (MK1 ), DSP, P SIX DSP (MK1 & MK2), V EIGHT DSP (MK1)
В статье сравниваются DSP-процессоры компаний Analog Devices, Freescale и Texas Instruments. Обзор охватывает недорогие DSP с фиксированной точкой, высокопроизводительные DSP с фиксированной точкой, а также DSP с плавающей точкой. Приводятся количественные оценки производительности, полученные по методике BDTImark2000.
Тенденции развития DSP-процессоров меняются: если недавно производители предлагали процессоры общего назначения, то сегодня многие семейства DSP-процессоров ориентированы в основном на конкретные приложения. На рынке присутствуют три основных производителя DSP-процессоров: Analog Devices, Freescale и Texas Instruments. В статье рассмотрены наиболее широкоиспользуемые семейства процессоров этих производителей. Процессоры сгруппированы в три категории: недорогие с фиксированной точкой, высокопроизводительные с фиксированной точкой и процессоры с плавающей точкой. Это очень примерная классификация, и многие процессоры было бы разумно поместить в две категории — мы будем отмечать те случаи, где это имеет место.
Два производителя — Freescale и TI, предлагают множество недорогих процессоров с фиксированной точкой. ADI также выпускает семейство недорогих процессоров с фиксированной точкой ADSP-21xx, но сегодня это семейство вытеснено Blackfin и практически не развивается. Как правило, процессоры этой группы не отличаются производительностью: они работают на скромных тактовых частотах (не более 350 МГц); в их состав обычно входит один блок умножения с накоплением — MAC. Хотя пропускная способность блока MAC не основной показатель производительности DSP-процессора, эта величина все еще является важным параметром при сравнении возможностей различных процессоров. Сегодня многие современные встраиваемые процессоры (ВП) значительно быстрее недорогих DSP с фиксированной точкой. Но в приложениях, где требуется цифровая обработка сигналов, современные ВП обычно уступают таким DSP как по ценовым показателям, так и по энергопотреблению. Им, как правило, недостаёт специализированной интегрированной периферии и средств, необходимых для разработки приложений, ориентированных на обработку сигналов и управление механизмами. Существует множество встраиваемых приложений, где скорость не является самым важным параметром, например управление двигателями. Для этих приложений недорогие DSP-процессоры с фиксированной точкой часто являются наилучшим выбором, поскольку они имеют более низкую цену, пониженное энергопотребление, а также обладают специализированной периферией и доступными средствами разработки. Freescale DSP563xx. На данный момент процессоры семейства DSP563xx являются единственными широкораспространёнными 24-разрядными процессорами с фиксированной точкой. Основные сферы применения — аудио-приложения с высокой точностью звуковоспроизведения, где большая разрядность слова данных даёт лучшее значение тембра по сравнению с 16-разрядными микросхемами с фиксированной точкой. DSP563xx — это продолжение 24-разрядных DSP560xx, выпущенных в конце 1980 гг. 24-битное слово данных было в то время необычным явлением, впрочем как и сейчас. Это помогло внедрить семейство 5600x и 563xx во множестве схем аудио, это основная причина, по которой семейство и по сей день ориентировано на звуковое оборудование. Самые быстрые представители семейства DSP563xx работают на частоте 275 МГц при напряжении питания 1,6 В, их стоимость от 4 до 5 долл.2 В отличие от большинства DSP с фиксированной точкой, процессоры 563xx часто сопоставимы с 32-разрядными процессорами с плавающей точкой, которые также обеспечивают высокое качество звука. Однако процессоры с плавающей точкой обычно гораздо дороже и потребляют больше энергии. Freescale DSP5685x. Эти процессоры часто применяются в автоэлектронике для управления электродвигателями и в импульсных источниках питания. Они попадают в категорию цифровых сигнальных контроллеров (Digital Signal Controller (DSC)) в том смысле, что объединяют атрибуты традиционных DSP с микроконтроллерами и имеют подходящую периферию для схем управления, например такую, как ШИМ. Термин «цифровой сигнальный контроллер» является довольно новым, но он уже введен в употребление. Представители семейства DSP5685x работают на частотах до 120 МГц и стоят от 3 до 20 долл. Компания Freescale также предлагает родственное семейство кристаллов MC56F83xx, которые построены на базе того же ядра, что и DSP5685x, но, помимо всего прочего, содержат также Flash память и работают на максимальной частоте до 60 МГц. Texas Instruments TMS320C28x. Это 32-разрядные DSP с фиксированной точкой. C28x позиционируются как DSC. В состав семейства входят микросхемы с флэш-памятью и периферией, ориентированной на решение задач управления (например, CAN-интерфейс и ШИМ). 32-битное слово данных — необычное явление для такого класса DSP-процессоров. Это важная особенность, поскольку приложения, связанные с реализацией управления, могут требовать высокой точности и широкого динамического диапазона, но при этом быть слишком чувствительными к цене для того, чтобы использовать 32-разрядные микросхемы с плавающей точкой. Процессоры C28x применяются при управлении двигателями и в цифровых источниках питания. C28x работают на частотах до 150 МГц, это одни из самых быстрых доступных DSС. Их цена варьируется от 3 до 14 долл. Компания TI также предлагает более дешёвые решения, обладающие меньшей производительностью и ориентированные на схемы управления, это TMS320C24x, которые используют 16-битное слово с фиксированной точкой и работают на частотах до 40 МГц. Texas Instruments TMS320C55x. Процессоры выпускаются с 2000 г. C55x имеют два блока MAC (у предшественника C54x, а также в других процессорах из ниши недорогих DSP только один блок) и параллельно выполняют до двух инструкций за такт. Их максимальная тактовая частота 160 Мгц. Процессоры TMS320C55x позиционируются как процессоры для широкой области применений, в частности для тех приложений, которые требуют низкой цены, умеренной производительности DSP и малого энергопотребления. Это портативные аудиоплееры и другие потребительские товары. Как и другие семейства процессоров данного класса, процессоры C55x по сути, являются традиционными DSP общего назначения, но они единственные в данной группе, которые могут выполнять две инструкции за такт. Это позволяет получать среднюю производительность при низкой цене от 4 до 17 долл. и малом энергопотреблении. Компания TI также предлагает усовершенствованный вариант ядра C55x под названием C55x+, который работает на более высоких частотах (до 500 МГц) и имеет расширенную микроархитектуру. Ядро C55x+ доступно только в специализированных чипах для беспроводных телефонов и не предназначено для широкого круга применений. Оценки, проведенные по критерию BDTImark2000, показывают, что ядро C55x+ имеет значительно более высокую DSP-производительность, чем C55x.
В этой нише конкурируют три основных семейства — BF5xx (Blackfin) от ADI, MSC81xx и MSC71xx от Freescale и TMS320C64x компании TI. Все они представляют собой 16-разрядные процессоры и являются более новыми и более мощными устройствами, чем процессоры из группы недорогих DSP. Все они исполняют несколько инструкций за такт, используют технологию VLIW (Very Long Instruction Word — очень длинное командное слово) и поддерживают одновременное выполнение нескольких MAC-операций в одном цикле. Следует отметить, что, хотя мы и выделяем только три семейства в данную группу, но существует также множество начинающих компаний, предлагающих высокопроизводительные DSP-процессоры с фиксированной точкой. Это многоядерные устройства, имеющие архитектуру с массовым параллелизмом. Analog Devices ADSP-BF5xx. Это семейство сочетает в себе характеристики DSP с малым энергопотреблением и свойства, традиционно связанные с микропроцессорами общего назначения. Они используются в приложениях, где требуется выполнение функций как DSP, так и процессоров общего назначения: автоэлектроника, в приложениях, требующих мощных мультимедийных средств обработки, и других, требующих интенсивных вычислений. Процессоры Blackfin имеют «Микросигнальную архитектуру», разработанную совместно Intel и ADI: два тракта обработки данных и ограниченная VLIW-архитектура, которая может выполнять до трёх инструкций за один такт и реализовать два 16-разрядных умножения за такт. Цены на эти процессоры варьируются от 5 до 32 долл. Поскольку в семействе присутствуют и недорогие чипы, Blackfin можно также отнести к семейству недорогих DSP, хотя их производительность значительно выше, чем у других DSP этой группы. Blackfin содержит и многоядерные чипы. Процессоры ADSP-BF5xx имеют сложные специфические схемы управления питанием для обеспечения устойчивости при переключении режимов работы. Процессоры Blackfin не такие производительные, как два других представителя данной категории, но являются более эффективными с точки зрения потребляемой мощности. Они могут применяються не только в стационарных высокопроизводительных приложениях, но и в мобильных устройствах с пониженным энергопотреблением. Процессоры Blackfin выделяются в ряду современных архитектур, поскольку они содержат специализированную аппаратную часть и инструкции для ускорения двухмерной обработки изображений и видеоданных. Эти возможности являются значительным шагом вперёд в архитектуре DSP-процессоров, поскольку изначально они были разработаны для обработки одномерных сигналов в системах связи и аудиоаппаратуре. Freescale MSC81xx и MSC71xx. В состав семейств MSC81xx и MSC71xx входят кристаллы, реализованные на базе трёх ядер StarCore: SC140, SC1400 и SC3400. Процессоры с ядром SC140 были выпущены в 1999 г. и, вместе с TMS320C62x, это были одни из первых процессоров на базе VLIW-архитектуры. Ядро SC140 содержит четыре модуля MAC, которые могут выполнять до 6 инструкций за цикл. Два других ядра (SC1400 и SC3400) очень похожи на SC140, но при их изготовлении используются другие технологии, а некоторые особенности архитектуры позволяют достигать большей производительности. Наиболее производительным является ядро SC3400, которое на данный момент доступно только в составе процессора MSC8144. Этот процессор содержит четыре ядра SC3400, работающих на частоте 1 ГГц. Микросхема используется в приложениях c многоканальной инфраструктурой: базовые станции беспроводной связи, оборудование для цифровой передачи звука, маршрутизаторы, устройства видеонаблюдения и другие. Ядро SC140 используется в различных одно- и четырёхядерных процессорах MSC81xx, самый быстрый из которых работает на частоте 500 МГц. MSC81xx применяются в коммуникационных приложениях, таких, как маршрутизаторы, используемые в сетях технологии VoIP, устройств обеспечения видеоконференций и в базовых станциях беспроводных сетей. Ядро SC1400 используется в одноядерных чипах MSC71xx, которые могут работать на частотах до 300 МГц. Эти чипы применяются при проектировании недорогих устройств, таких, как, например, дешёвые приложения для IP-телефонии. Цены на эти приборы варьируются от 13 до 84 долл. для процессоров семейств MSC71xx/81xx и от 180 до 220 долл. для MSC8144. Texas Instruments TMS320C64x. TMS320C64x, первые представители которого были выпущены в 2000 г., являются расширением и заменой семейства TMS320C62x. Микросхемы семейства TMS320C64x применяются в приложениях, требующих высокой производительности: в беспроводной связи, в двух- и трёхмерные графических приложениях, видеоприложениях, радарных и сонарных системах. Совсем недавно TI объявили о выпуске многоядерных DSP на базе C64x, предназначенных для связи. Самые быстрые представители семейства TMS320C64x работают на частотах до 1 ГГц, напряжение питания ядра 1,2 В. Цена на одноядерные микросхемы варьируется от 15 до 208 долл. Процессоры TMS320C64x имеют восемь блоков управления (execution unit), включая два умножителя и четыре АЛУ, таким образом обеспечивая выполнение до восьми инструкций за цикл. Процессоры семейства C64x также поддерживают инструкции SIMD, которые позволяют им одновременно выполнять четыре 16-битных умножения. Более ранние C62x выполняли только два умножения. В 2005 г. TI представили модернизированную версию архитектуры C64x, а именно C64x+, которая поддерживала ряд дополнительных инструкций и могла выполнять до 8 операций умножения 16-битных цикл параллельно. Представители C64x+ работают при тактовой частоте 1 ГГц и за счёт дополнительных инструкций могут достигать заметно более высокой производительности, чем С64х. В отличие от C55x+, процессоры C64x+ доступны в DSP общего назначения. Кроме того, TI используют архитектуру C64x/C64x+ в различных специализированных микросхемах. Например, DSP для видеоприложений DaVinci и прикладные OMAP3430-процессоры, которые совмещают ядро CPU ARM Cortex-A8 с DSP C64x+. На рисунке 1 приведена оценка производительности по тестовой методике BDTImark2000 для DSP из групп недорогих и высокопроизводительных процессоров с фиксированной точкой.
Производительность процессора измеряется с помощью программного модуля BDTI DSP Kernel Benchmark. Более высокая оценка BDTImark соответствует более производительному процессору. На рисунке 2 показано соотношение цена/производительность для некоторых DSP с фиксированной точкой в единицах BDTImark/долл (чем выше оценка, тем лучше).
Заметим, что некоторые более дорогие высокопроизводительные процессоры имеют лучшее соотношение цена/производительность, чем недорогие чипы. Однако производительность процессоров может оказаться ненужной для приложений, главным критерием для которых является цена.
Наиболее распространены три семейства DSP с плавающей точкой: SHARC и TigerSHARC от ADI и TMS320C67x от TI. Традиционно процессоры ADI имеют ориентацию на использование в многопроцессорных системах, и заказчики ADI зачастую реализуют целые массивы процессоров SHARC для приложений, требующих высокой производительности, например, радиолокации и медицинских приборов. Из-за схемотехнической сложности DSP с плавающей точкой обычно работают на более низких частотах, чем высокопроизводительные с фиксированной точкой, кроме того, их энергопотребление довольно велико. Основным преимуществом этих процессоров является возможность обеспечения лучшего динамического диапазона и, соответственно, более простого использования с точки зрения программного обеспечения. Гораздо проще писать программу обработки сигнала, если не надо заботиться о масштабировании сигнала. Традиционно DSP-процессоры с плавающей точкой всегда были более дорогими, чем DSP с фиксированной точкой, но ценовое соотношение изменилось за последние годы. Как ADI, так и TI предлагают недорогие процессоры с плавающей точкой по цене от 5 до 10 долл., которые сопоставимы по цене с недорогими DSP с фиксированной точкой. Это позволило использовать DSP с плавающей точкой в таких приложениях, как потребительская аудиоаппаратура и автомобилестроение. Analog Devices TigerSHARC. Высокопроизводительная архитектура TigerSHARC с плавающей точкой реализована в семействе процессоров ADSP-TSxx. TigerSHARC — это мощная (и дорогая) архитектура, которая совмещает технологии VLIW и SIMD, поддерживая параллельное выполнение до 4 операций умножения 32-разрядных чисел с плавающей точкой, что вдвое больше, чем у двух других обсуждаемых здесь DSP. Процессоры этого семейства также работают на более высоких частотах: до 600 МГц. Цена варьируется от 130 до 150 долл. ADI не объявляли о выходе новых чипов на базе TigerSHARC уже несколько лет, что наводит на мысль о том, что это семейство устарело. Недавно ADI в интервью BDTI отмечали, что они планируют выпустить новые TigerSHARC-продукты, но они не говорили, когда это произойдёт. Процессоры ADSP-TS20x работают с данными различной разрядности и поддерживают формат как с фиксированной, так и с плавающей точкой; такая гибкость в отношении типов данных является необычным свойством. По этой причине данное семейство может быть также классифицировано и как высокопроизводительный чип с фиксированной точкой. Процессоры TigerSHARC отличаются и тем, что содержат память DRAM на кристалле. Analog Devices ADSP-21xxx SHARC. Представители ADSP-21xxx SHARC от ADI являются менее дорогими процессорами: цены варьируются в пределах от 5 до 30 долл. Впервые ADI выпустили SHARC в 1994 г., основываясь на более ранних ADSP-21020. Изначально SHARC был SISD-машиной (одна инструкция — одни данные) и был усовершенствован для обеспечения возможностей SIMD (одна инструкция — несколько данных) в 1998-м. Возможности SIMD (которые включают второй, дублирующий путь для данных и новые инструкции) удвоили пропускную способность MAC-модуля более ранних устройств, от одной операции MAC за цикл до двух. Процессоры SHARC работают на частотах до 400 МГц. SHARC изначально получили широкое распространение в медицинских и военных приложениях (радиолокация), но ранее ADI ориентировали свою линию продуктов SHARC в основном на аудиоприложения. Некоторые представители семейства имеют интегрированный интерфейс SDRAM, а некоторые — память ROM на кристалле, в которую предварительно помещаются аудиокодеки и программы последующей обработки. Texas Instruments TMS320C67x. TMS320C67x — вариант оригинального VLIW DSP с фиксированной точкой, а именно TMS320C62x. Набор инструкций C67x совмещает инструкции для операций с фиксированной точкой оригинального C62x. TI изначально позиционировали C67x как средство для быстрой разработки новых приложений, которые в дальнейшем могут быть легко переносимы на недорогие и высокопроизводительные C62x (ныне C64x). В последние годы TI перестали делать акцент на совместимость C67x/C62x, возможно из-за того, что перенос из формата с плавающей точкой в формат с фиксированной точкой, как правило, требует тщательного числового анализа и изменения алгоритмов, таким образом, приводя к необходимости переработки значительной части кода несмотря на совместимость процессоров. Семейство C67x построено на базе той же восьмитактной VLIW-архитектуры, что и C62x, но с добавлением ряда инструкций и аппаратуры для поддержки операций с плавающей точкой. C67x могут выполнять две 32-разрядные MAC-операции с плавающей точкой одновременно и работать на частотах до 300 МГц. Как и ADI свои SHARC, так и TI в последние годы ориентируют DSP с плавающей точкой на профессиональные, high-end аудиоприложения. Как и в случае с C64x/C54x+, TI также предлагают расширенную версию ядра C67x+. Ядро имеет расширенный набор регистров, специфические для аудио-обработки инструкции и работает на более высоких частотах (до 350 МГц). Эти ядра используются в чипах TMS320C672x и предназначены для приложений, требующих более высокой производительности, не достижимой с C67x. На рисунке 3 показаны BDTImark2000- оценки для трёх DSP с плавающей точкой.
В таблице 1 сведены все микросхемы, обсуждаемые в данной статье.
