1 Inicios del PDS (1) Años 1960-70: Primeros computadores
digitales Muy caros DSP limitada a unas pocas aplicaciones muy
críticas Esfuerzos pioneros en: Radar y sonar: seguridad
nacional Exploración petrolífera: posibilidad de
obtener grandes cantidades de dinero Exploración del
espacio: los datos son irreemplazables Imágenes
médicas: para salvar vidas
2 Inicios del PDS (2) Años 1980-90: La revolución
de los computadores digitales: el PC Cada vez más baratos
Grandes avances tecnológicos: chips DSP específicos
DSP en productos comerciales para el gran público:
Teléfonos móviles Reproductores de CDs Correo
electrónico por voz
3 Interdisciplinariedad
4 Aplicaciones del PDS (1)
5 Ejemplos concretos (1) Sistema ABS de alta fiabilidad con
controlador digital de señal
6 Ejemplos concretos (2) Sistema de suspensión
activa
7 Ejemplos concretos (3) Sistema controlador de disco
8 Características Los sistemas DSP suelen tener una serie
de características comunes: Algoritmos: operaciones
aritméticas Frecuencia de muestreo Frecuencia de reloj
Tipos de datos aritméticos
9 Algoritmos El algoritmo especifica la operación
aritmética que debe realizar el DSP pero no cómo se
debe implementar Velocidad/ precisión aritmética
Software En un procesador ordinario DSP programable Hardware
ASIC
10 Algoritmos típicos (1) Codificación y
decodificación de voz Teléfonos digitales
celulares, sistemas de comunicación personal,
teléfonos digitales inalámbricos, computadores
multimedia, comunicaciones seguras Encriptación y
desencriptación de voz Teléfonos digitales
celulares, sistemas de comunicación personal,
teléfonos digitales inalámbricos, comunicaciones
seguras
11 Algoritmos típicos (6) Composición de
imágenes Computadores multimedia, video de consumo,
interfaces de usuario avanzadas, navegación
Formación de imágenes Navegación,
imágenes médicas, radar/sonar, inteligencia de las
señales Cancelación del eco Micrófonos,
modems, conmutadores telefónicos Estimación
espectral Inteligencia de las señales, radar/sonar, audio
profesional, música
12 Ejemplo: filtros digitales (1) Operación básica
de procesado de señales Bloquear o dejar pasar
determinadas frecuencias presentes en la señal Filtro
más sencillo: promediador (tapped delay line) = filtro
pasa-baja Ejemplo: promediador de 4 muestras
13 Ejemplo: filtros digitales (2) Operaciones aritméticas:
Sumas Multiplicaciones (1/4) Retardos (n, n-1, n-2, n-3)
14 Ejemplo: filtros digitales (3) En general:
15 Ejemplo:correlación (1) Sirve para comparar dos
señales en el dominio temporal Una desplazada con respecto
a la otra Aplicación: radar, sonar Operaciones
aritméticas: Sumas Multiplicaciones Desplazamientos
(retardos)
16 Ejemplo:correlación (3) Aplicación: radar
17 Ejemplo:correlación (4)
18 Ejemplo:correlación (5)
19 Ejemplo:autocorrelación (2)
20 Ejemplo:convolución (1) Similar a la
correlación: Posible interpretación: filtro de
coeficientes t[k] Operaciones aritméticas: Sumas
Multiplicaciones Desplazamientos (retardos)
21 Ejemplo:convolución (2) Filtro FIR (Finite Impulse
Response)
22 Ejemplo:convolución (3)
23 Algoritmos: resumen (1) En la gran mayoría de los
algoritmos típicos de PDS: Operaciones aritméticas:
Sumas Multiplicaciones Desplazamientos (retardos) Denominadas MAC
(multiply-accumulate) DSP: ruta de datos adecuada para MAC
Multiplicación en un sólo ciclo
24 Algoritmos: resumen (2) Multiplicación : generalmente,
lenta Necesidad de acelerarla
25 Algoritmos: implementación Diferencia esencial entre un
DSP (procesador digital de señal específico) y un
microprocesador o microcontrolador convencionales: El DSP
diseñado específicamente para tareas de
cálculo intensivas, repetitivas y de alto rendimiento
Microprocesador: no especializado para una tarea concreta
Microcontrolador: especializado para tareas de control
26 Frecuencia de muestreo (1) Velocidad de muestreo: velocidad a
la que las muestras son consumidas, procesadas o producidas
Tiempo real La aplicación concreta condiciona la
tecnología de implementación del algoritmo
27 Frecuencia de muestreo (2) Dependiente de la
aplicación:
28 Frecuencia de muestreo (3) Restricciones de tiempo real duras
Ejemplo: convertidor de CD a cinta magnética CD: 44,1 kHz
Cinta magnética: 48 kHz Muestras del CD cada 22,7 ms
Convertidor debe producir muestras a la salida cada 20,8 ms Si se
pierde alguna muestra: señal de salida corrupta
29 Frecuencia de reloj Importante: relación entre la
frecuencia de reloj del DSP y la frecuencia de muestreo (f/fm)
Determina la implementación: cantidad de hardware
necesario para implementar en tiempo real un algoritmo de una
determinada complejidad A menor razón f/fm, más
hardware y más complejo
30 Tipos de datos aritméticos Coma flotante versus coma
fija Ancho de palabra: precisión
31 Algunos DSP típicos