JP2929823B2 - マルチレートシグナルプロセッサ - Google Patents

マルチレートシグナルプロセッサ

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JP2929823B2
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一朗 黒田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はPCM信号の処理とディ
ジタルオーディオ信号の処理などのように標本化間隔の
異なる信号処理を並行して実行できる信号処理用プロセ
ッサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、シグナルプロセッサなどにより複
数の標本化レートの処理を行う方法としては、 1)複数のプログラム割り込みを用いる方法 2)プログラム制御による方法 がある。複数のプログラム割り込みを用いる方法では、
標本化レートの異なる処理毎に優先順位のついた割り込
み信号を割当て、割り込み信号によりそれぞれの標本化
レートの処理を実行する。各々の標本化レートが異なる
為、一つのレートの処理の実行中に異なる標本化レート
の処理を起動する割り込みが入力されることがある。こ
の場合は入力された割り込みの優先順位が高い場合は、
現在実行中の処理を中断して、割り込み信号に対応する
処理を実行し、処理が終了したら割り込み入力前の処理
を再開する。また、優先順位が低い場合は、現在実行中
の処理が終了してから割り込み処理を開始する。このよ
うにして標本化レートの異なる処理を並行して実行する
ことができる。一方、プログラム制御による方法では、
標本化レートの異なる処理を1つのプログラム内で標本
化レートに応じて繰り返し実行することによりマルチレ
ート処理を実現するものである。例えば、2つの処理
A,Bの標本化レートの比が2対3の場合は、Aを2
回、Bを3回繰り返すプログラムをAの標本化レートの
半分のレートで繰り返すことにより実現できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
プログラム割り込みを用いる方法では、優先順位の高い
割り込みによる処理の中断によるプロセッサの内部状態
の退避などのオーバーヘッドが大きく、時間的な制約の
強い実時間処理においては問題となる。とくに高速化の
為にパイプライン処理を採用しているプロセッサにおい
ては、割り込みによりパイプラインを中断するため演算
効率の大幅な劣化を招くことになる。一方、プログラム
制御による方式では、異なる2つの標本化レートの比を
m:nとしたとき、mおよびnがそれぞれ整数で表せる
場合に限られていた。また各々整数で表せる場合でも、
mとnの最小公倍数が大きい場合は、プログラム,処理
遅延,所用メモリ等が大きくなる為、実用上問題があっ
た。
【0004】本発明の目的は、異なる標本化レートの比
が簡単な整数の比で表すことができない複数の処理が存
在する場合でも効率よくプログラム上で実現できるマル
チレートシグナルプロセッサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチレートシ
グナルプロセッサは、互いに異なる標本化間隔で入力さ
れる3以上の割り込み入力と、3以上の割り込み入力の
中から選択された1つの入力を分周する分周回路と、前
記分周回路により分周された割り込み入力毎に値を0リ
セットされるタイマー回路と、前記3以上の割り込み入
力毎にタイマーの値を格納する複数のレジスタと、前記
複数のレジスタに格納された値と予め与えられた値との
大小比較判定を複数回行う判定回路と、この判定回路の
出力する複数の判定信号により予め蓄えられた複数のプ
ログラムから1つを選択するプログラム選択回路と、前
3以上の割り込み入力により複数の入力信号を蓄え、
蓄えられた複数の出力信号を出力する入出力回路と、前
記入出力回路に蓄えられた信号列を入力とし、前記プロ
グラム選択回路により複数のプログラムの中から選択さ
れたプログラムを実行し、出力信号列を前記入出力回路
に蓄えるプログラム実行部とを少なくとも備え、標本化
間隔が異なる複数の処理を実行できることを特徴とす
る。
【0006】
【作用】本発明の原理を次に説明する。2つの周期タス
クa及びbの標本化レートの比をN+α:M(N,Mは
整数,0<α<1)とした時、この2つのタスクのスケ
ジューリングは、標本化レートの比をN:Mとした時の
静的スケジュールと、N+1:Mとした時の静的スケジ
ュールの2つのスケジュールのいずれか一方を、タスク
bのM標本化周期毎に選択実行することにより実現でき
る。
【0007】一般にn個の周期タスクt1 ,t2
3 ,・・・,tn の標本化レートの比を、N1
α1 :N2 +α2 :N3 +α3 :・・・:Nn-1 +α
n-1 :M(Niは整数,0<αi <1但し0<i<n)
とした時のスケジューリングは、タスクtn のM標本化
周期毎に0<i<n−1である各タスクti をNi 回、
或いはNi +1回実行することにより実現できる。この
時2のn−1乗通りのスケジュールが必要になる。
【0008】このとき図2に示すように0<i<n−1
となる各tiをNi+1回含み、tnをM回含み周期の
より短いタスクにより高い優先順位を与えるスケジュー
リングが、タスクtnの標本化周期のM倍の周期T
(図2参照)で可能であるような整数Ni(0<i<
n),M及び対応した静的スケジュールを求める。次に
以上で求めたスケジュールに対して各々の周期タスクの
一番目のタスクを含む或いは除くスケジュールを2のn
−1乗通り作成する。実行時においてはn個のタスクの
標本化周期を各々T1,T2,T3,・・・,Tn−
1,Tnとした時、実行時にはスケジュール開始時刻
(Mサンプル毎の割り込みタスクtnの入力時刻)にお
ける各タスクti(0<i<n)に対する直前の割り込
み入力からの経過時間をβiTiとするとαiおよびβ
iの大小に従って、2のn−1乗通りのスケジュールの
中からαi>βiの場合はタスクtiの一番目のタスク
を実行せず、αi<βiの場合はタスクtiの一番目の
タスクを実行するスケジュールを選択して実行すること
により、処理遅延を最小限に抑えることが出来る。
【0009】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。図1は本発明の一実施例であり、ベクトル割込
み入力1、基準割込み入力2、分周回路3、タイマー回
路4、レジスタファイル5、判定回路6、プログラム選
択回路7、ベクトル入出力回路8、ベクトル信号入出力
端子9、基準入出力回路10、基準信号入出力11、プ
ログラム実行部12から構成されている。
【0010】分周回路3は基準割込み入力2を予め与え
られた数だけ分周を行い分周された割込み信号を出力す
る。たとえば分周回数をMとすると、分周回路2は基準
割込み入力2がM回入力されるごとに分周された割り込
み出力を1回出力する。タイマー回路4は分周された割
り込み入力により0リセットされ、レジスタファイル5
には複数の割り込み入力から構成されるベクトル割り込
み入力1内の各割り込み入力時のタイマー回路4の値を
格納する。判定回路6は基準割り込み入力2毎にレジス
タファイル5に格納された各々の値と、予め与えられた
αiTiとの大小を各々判定し、各々のレジスタの値
に対して判定信号を出力する。プログラム選択回路7は
予め用意された複数のプログラムの中の一つを、判定信
号が示した、n−1個の各周期タスクにおけるαiとβ
iの大小判定のn−1個の組合せにより、αi>βiの
場合はタスクtiの一番目のタスクを実行せず、αi<
βiの場合はタスクtiの一番目のタスクを実行するス
ケジュールを、総計2のn−1乗通りの組合せの中から
選択して出力する。ベクトル入出力回路8は複数の内部
入力バッファおよび内部出力バッファを内蔵し、ベクト
ル割り込み入力によりベクトル信号入出力端子9より信
号を入力して内部入力バッファに蓄え、内部出力バッフ
ァから信号を読み出してベクトル信号入出力端子9から
出力する。基準入出力回路10も内部入力バッファおよ
び内部出力バッファを内蔵し、基準割り込み入力2によ
り基準信号入出力端子11より信号を入力して内部入力
バッファに蓄え、内部出力バッファから信号を読み出し
て基準信号入出力端子11に出力する。プログラム実行
部12はプログラム選択回路7で選択されたプログラム
に従い、ベクトル入出力回路8および基準入出力回路1
0の内部バッファから入力信号列を読み出し、処理を行
った後、出力信号列をベクトル入出力回路8および基準
入出力回路10の内部バッファに格納する。
【0011】本発明のマルチレートシグナルプロセッサ
においての基準割り込み入力2の標本化周期tnとベク
トル割り込み信号の各々の割り込みの標本化周期Ti
(0<i<n)の比をRiとし、RiをRi=Ti/T
nと定義する。このときRi=(Ni+αi)/Mが成
り立つとする。但し、N,Mは整数、αは0と1との間
にあるとする。n=3,=3,N1 =8,N2 =5の
場合の例を図2に示す。このとき分周回路3において基
準割り込み入力2をM分周し、タイマー回路4において
M分周された割り込み入力時からベクトル割り込み入力
1の各々の割り込み時刻までの経過時間を計りレジスタ
ファイルに格納しておき、次の分周割り込み入力時にお
いて、直前のベクトル割り込み入力1からの経過時間を
計算し、この値をβTiとする。さらに判定回路6にお
いてβTiとαTiとの大小比較判定を0<i<nであ
る各々のiに対して行い、n−1個の判定信号を出力す
る。プログラム選択回路7では、判定信号がαTi>β
Tiを示しているときは、ベクトル入出力回路8の内部
入力バッファにはすでにi番目の割り込み信号に対応す
る入力は1サンプル入力されているから、ベクトル割り
込み入力1のi番目の割り込み信号に対応する処理をN
+1回繰り返し、一方、判定信号がαTi<βTiを示
しているときは、i番目の割り込み信号に対応する入力
はベクトル入出力回路8の内部入力バッファには存在し
ないので、ベクトル割り込み入力1のi番目の割り込み
信号に対応する処理をN回繰り返すプログラムを選択す
る必要がある。そこで、ベクトル割り込み入力1内の各
々のn−1個の割り込み信号により起動される処理をN
回あるいはN+1回実行する2のn−1乗通りのすべて
の組み合わせに対するスケジュールを求める。これら
は、タスクtnのM標本化周期内に各周期タスクti
(i<n)をNi+1回実行できるように、Ni+1個
のタスク開始時刻を決めたスケジュールにおいて、タス
クtiの一番目のタスクを実行しない場合とタスクti
の一番目のタスクを実行する場合の組合せとして、n−
1周期タスク分の組合せ2のn−1乗通りを作ったもの
である。n−1個の判定信号に基づいて上記の条件を満
たす様なスケジュールを選択してプログラム実行部12
で処理を行うことにより、異なる標本化周期の処理を効
率よく実行することができる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば簡
単な整数の比で表すことのできない複数の異なる標本化
レートの処理が存在する場合でも効率よくプログラムで
実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】2つの異なる標本化レートの処理を接続した例
を示す図である。
【符号の説明】
1 ベクトル割り込み入力 2 基準割り込み入力 3 分周回路 4 タイマー回路 5 レジスタファイル 6 判定回路 7 プログラム選択回路 8 ベクトル入出力回路 9 ベクトル信号入出力端子 10 基準入出力回路 11 基準入出力信号端子 12 プログラム実行部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−322330(JP,A) 特開 平4−169936(JP,A) 黒田一朗、「DSPのためのマルチレ ート処理スケジューリング法の一検 討」、第5回ディジタル信号処理シンポ ジウム(平成2年11月16〜17日)講演論 文(セッションB−3−3)、電子情報 通信学会ディジタル信号処理研究専門委 員会・発行 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 9/46 G06F 3/05 G06F 17/10 H03H 17/00 H03M 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに異なる標本化間隔で入力される3以
    の割り込み入力と、3以上の割り込み入力の中から選
    択された1つの入力を分周する分周回路と、 前記分周回路により分周された割り込み入力毎に値を0
    リセットされるタイマー回路と、 前記3以上の割り込み入力毎にタイマーの値を格納する
    複数のレジスタと、 前記複数のレジスタに格納された値と予め与えられた値
    との大小比較判定を複数回行う判定回路と、 この判定回路の出力する複数の判定信号により予め蓄え
    られた複数のプログラムから1つを選択するプログラム
    選択回路と、 前記3以上の割り込み入力により複数の入力信号を蓄
    え、蓄えられた複数の出力信号を出力する入出力回路
    と、 前記入出力回路に蓄えられた信号列を入力とし、前記プ
    ログラム選択回路により複数のプログラムの中から選択
    されたプログラムを実行し、出力信号列を前記入出力回
    路に蓄えるプログラム実行部とを少なくとも備え、 標本化間隔が異なる複数の処理を実行できることを特徴
    とするマルチレートシグナルプロセッサ。
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黒田一朗、「DSPのためのマルチレート処理スケジューリング法の一検討」、第5回ディジタル信号処理シンポジウム(平成2年11月16〜17日)講演論文(セッションB−3−3)、電子情報通信学会ディジタル信号処理研究専門委員会・発行

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