多媒体信号处理器计算机系统技术方案

一种多媒体用户任务（宿主）计算机与一个高速ＤＳＰ接口，后者通过一个处理器间ＤＭＡ总线主与控制器向宿主计算机提供支持功能。对多个动态的硬实时信号处理任务需求的支持是通过从宿主处理器经由处理器间ＤＭＡ控制器将信号处理器支持任务请求通知信号处理及其操作系统来解决的。信号处理器在本身的存储器中的一个分区队列中建立数据传送包请求执行表，并且执行用户在宿主系统上调用的内部信号处理器任务。处理后的信号值等是由ＤＭＡ处理器间控制器从信号处理器存储器中抽取并发送给宿主处理器的。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及信号处理器计算机系统，以及直接存储器存取控制，更具体地，它涉及在多媒体计算机系统中通常遇到的动态、硬实时、多任务信号处理要求。在许多现有的计算机系统中，信号处理器是众所周知的部件。专用数字信号处理器(DSP)可以从许多制造厂家构得，並使用它们来进行算法的高速循环执行，这些算法是用于提供数字信号滤波、语音识别或语音合成、伺服机构控制、编码语音发生、紧致盘高保真采样声音与音乐生成、调制解调器数据调制与解调功能、传真机数据传输编码与解码功能、彩色与单色图象数据压缩与显示功能、动画电视处理功能以及多种数据协议转换或编码、误差校正或类似的功能。实际上，工业中广泛地存在着对数字模拟信号样本的高速流上的诸如付里叶变换等算法的高速重复执行的潜在的数字信号处理器应用的一系列可能性。在转让给本申请的受让人的美国专利4，794，517中示出了一种非常优越的信号处理器体系结构;可对其进行参考以理解数字信号处理器是如何构成与使用的。然而，对于熟悉本专业者而言上述信号处理器体系结构只是在市场上可购得的许多竞争者之一这一点是显而易见的。此外，数字信号处理器的应用几乎正在以几何级数增长，尤其是在所谓多媒体计算机系统的不断增长的领域内。在这些系统中，一位用户可能同时要求执行多种功能，诸如用于传输的语音编码、动画电视、调制解调器发送与接收以及背景CD音乐放送，这里只列举了少数视听或多媒体应用。这些应用可在诸如一台IBM个人系统/2计算机或各种当前市场上出售的类似的多任务计算机系统中任何一种典型的宿主系统上运行。在这些多媒体系统中，通常将信号处理任务卸载(经由DMA)到专用高速数字信号处理器(DSP)上。然而，如下面将清楚地了解的，随着处理器的速度与存储器容量的增加，DSP可能自己承担用户任务的执行。当然，在这样一种系统中，DMA功能本身可由DSP处理。如果只需要少量DMA存取通道，一台典型的DMA控制器可容许信号处理器与宿主处理器服务于一台或若干台硬设备。然而，当宿主处理器是一台多任务的处理器並且存在着大量的I/O设备时，只在宿主多任务处理器与其所支持的数字信号处理器之间提供少数DMA通道有可能形成一个瓶颈，在所有操作中的I/O设备及正在运行的各种任务执行的调度单位同时共享该DMA设备时，这是难以克服的。考虑下述典型的多媒体环境;在可能具有正在使用独立的声音样本宿主存储器表与多存储器控制表及存储在存储器中的能量与音调包络处理大量高保真声音信号样本的环境中，遇到了需要在小于一毫秒的时间间隔中提供一百条以上的DMA存取的独立通道的一个系统。对于16条高保真立体声声音信号通道，每一条声音通道要求每秒传输88，200样本字节。在如此短的时间内，可以设想有100条DMA通道正在支持每秒十万块事务以上，每一块都有其自己的独特的源与目的地址及块传输大小。使用一台传统的DMA存取设备，诸如数字信号处理器这样的一个系统处理器必须平均大约每隔10微秒为一次新的数据传输中断一次来支持所要求的操作。需要若干个机器周期来支持每一次传输，而系统将很快变成不能操作的，因为除了必须用于控制DMA存取的处理器资源以外将剩不下能够执行实际信号处理任务的处理器资源。除了典型的音频应用以外，可能还有其它的宿主任务在执行，它们也要求正在“放音”时在数字信号处理器与与宿主处理器之间进行通信，一个实例是结合正在“放音”的音频的音乐、语音或背景，一台传真调制解调器正在向或从宿主计算机的系统存储器传输图象数据。此外也可能正在运行一个语音识别任务，它要求将语音模板移动到宿主系统存储器或者从宿主系统存储器移动到信号处理器的存储器供匹配的目的，然后在语音得到识别以后将语音识别记号写回到宿主系统存储器。当一个计算机辅助显示应用可能正在运行而要求信号处理器将一个在图象屏幕缓冲存储器中得到的一个三维目标进行旋转(这需要大量的复杂计算)时，一个语音合成功能也可能正在操作並正在从系统存储器体中检索音素数据。这里所建立的论点是在一个信号处理器所支持的一个复杂的多处理器与多任务环境中可能需要大量的有效DMA通道。已知诸如美国专利4，831，523中所示的多DMA控制芯片器件。这些器件如外部设备控制器般操作並设计为连接一个固定数目(在当前引用的对比文件中为4)的物理外部设备到一条系统总线上。物理设备並不等于为了执行用户所要求的任务进程而要求的硬的、实时的处理信号样本的多任务进程。四个物理外部设备表示大约八条逻辑DMA通道的极限，并且在所引用的对比文件中，设备並不在任何固定的时间量中得到服务，这是因为设备以轮转方式受到服务的，並且一台设备可取得任意长的时间来完成其工作，这样便取消了其它实时设备在一个固定的时间间隔中完成其工作的能力。在IBM技术公开公报，卷30，第7号，1987年12月公布，369与370页中示出了一种直接存储器存取通道共享机构。然而所示的机构要求能够动态地再分派的I/O设备硬件。这表现为这一机构是软件的，它将少量的硬件DMA通道动态地分派给提出请求的外部硬件设备，从而允许共享这些DMA通道。其中对于能给予任何请求的服务大小、次数或时间间隔都没有确定性的信息，也没有给出硬件设备如何作出这样一个请求的细节。所示出的系统事实上並不是实时的，即提出请求的其信号样本要被处理与发送的任务並不一定要在精确与重复的时间增量中得到服务(诸如一个以每秒88，200字节的信息传输的CD音乐重放系统)，处理並将处理后的信号重新传输回来供提出请求的任务使用。美国专利4，807，121，示出一种外围接口系统，它具有连接到多达4个多路复用单元的一个输入/输出处理器，每一个这种单元向多达4个控制器提供接口，该I/O处理器具有一条接收来自多路复用器的多路复用串行数据的DMA通道。数据是通过从I/O处理器的局部存储器以串行方式在一条DMA通道上填充缓冲器中的存储区而在I/O处理器与任一控制单元之间传输的。只设置了一条单一的通道而多路复用方案容许它得到利用。数据包是在时隙的基础上从控制器传输到多路复用器並以串行方式从多路复用器的存储器传输到存储器的。然而，並未说明这一系统对于提供上述同时运行的那种应用任务所提出的动态、硬实时要求具有任何措施。鉴于已知先有技术中的上述难点，本专利技术的一个目的是提供一种高效的多媒体计算机系统与数据传输机构以支持一台宿主处理器中的硬实时多任务操作。对上述问题的一种解决方案提供在本专利技术的一个较佳实施例中，它通过在一个固定的最小规定时间间隔中从宿主处理器向信号处理器提出任务请求，分析进来的任务请求，並在存储器中的一个分区队列中建立一张包传送请求表，用一个处理器间DMA控制器访问该分区队列並经由该DMA机构将必要的数据信号样本移入或移出该信号处理器(DSP)。就本实施例而言，数据传送包请求表是由数字信号处理器(DSP)以DMA控制包的形式构成的。每一个包请求包含若干字控制信息以及数据样本的源与目的地址。一个地址是起作用的系统存储器地址，它分别包含或接收数据或处理样本。第二地址是起作用的局部DSP指令或数据存储器地址，对它写入或从它读取原始信号样本或经过处理的信号样本。包中含有的控制信息包括若干数据或指令位，它们表示要移动的数据块的大小以及流动的方向，即信息是流向DSP还是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多媒体用户任务（宿主）计算机与一个高速ＤＳＰ接口，后者通过一个处理器间ＤＭＡ总线主与控制器向宿主计算机提供支持功能。对多个动态的硬实时信号处理任务需求的支持是通过从宿主处理器经由处理器间ＤＭＡ控制器将信号处理器支持任务请求通知信号处理及其操作系统来解决的。信号处理器在本身的存储器中的一个分区队列中建立数据传送包请求执行表，并且执行用户在宿主系统上调用的内部信号处理器任务。处理后的信号值等是由ＤＭＡ处理器间控制器从信号处理器存储器中抽取并发送给宿主处理器的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：东耐尔德E卡门，威廉姆G克鲁斯，马克姆S威尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]