数字信号处理机空载率测定及指示设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用来测量数字信号处理机空载率的设备。现有技术中的各种测定设备，均为非透明的，且所指示的为处理机的负载率，本发明专利技术是在处理机的空环内装入一些程序控制指令，每当处理机空闲时，所述控制指令使处理机的一个数据输出端电平交替改变，而当处理机执行有用操作时，数据输出端电平保持不变。这样根据数据输出端电平变化率，利用频率计数器或显示电路直接指示出空载率。这样一种测定装置，对处理机运行呈现为完全透明，且能精确地指示出极为有用的处理机空载率。（*该技术在2008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】
本专利技术涉及一种用来测量数字信号处理机的负载率的设备。在使用电脑时，经常有必要测定电脑的可用处理容量。数字信号处理机(亦即微处理机)，实际上已普遍使用於各种类型的电子设备中。这种处理机可用来执行各种任务。处理机使用灵活，和一个系统一起使用，常能有效地扩充该系统的功能，或者用复杂的算法来完成这些功能。举一个简单的例子来说，比如要设计一个适用于通讯系统中的音响信号的带通滤波器。其中一种可选用的设计方案是，采用运算放大器、电阻和电容来构成一个模拟式带通滤波器，这在许多应用场合是很经济的，而且能提供合适的频率特性。然而，为了增加灵活性并提高性能，可以不采用模拟技术而采用数字滤波技术。在数字滤波技术中，滤波特性并不取决于电阻、电容的数值以及放大器的组态，而取决于数字信号处理机(比如微处理机，或者其它能处理数字信号的设备)所执行的程序控制步。要改变一个数字滤波器的各种滤波特性(比如滚降频率、转角频率＊等)，只要修改处理机所执行的程序即可，这就大大地增加了系统的灵活性。使用处理机时，总希望能尽可能地充分利用它的各种机能，用於滤波的同一架处理机，亦可用来完成其它有关的(甚至於无关的)任务。例如，有可能希望利用处理机来产生各种应用场合的音响信号;提供系统状态信息(使指示灯点亮或者驱动文字数字式显示器);接收并处理用户指令等等。和模拟电路相比较，使用处理机能实现复杂得多的滤波特性并执行前者不能执行的其它任务。不幸的是，并不是所有的程序码都具有应有的效率;即使在实时领域内执行复杂操作任务的有效码，也会导致处理负荷过大的现象。处理机都有最短“循环时间”，也就是执行一条程序控制指令所需时间。在上述数字滤波器的＊即3dB频率例子中，处理机除了执行一应内务操作及其它操作以外，还必须对输入信号在实时领域内进行处理。通常所谓处理机的负载(实际负载占最大负载的百分比)，取决於输入数据率、程序控制软件的效率以及复杂性、和处理机的速度。举一个简单的例子，假定处理机能在每个微秒(10-6秒)内执行一条指令，而对要滤波的输入信号则每1毫秒(10-3秒)进行一次采样。再假定起到滤波作用的软件平均对每一个输入样本执行500条指令，所需总时间为500×10-6秒＝0.5毫秒，这0.5毫秒也就是每一个样本所需处理时间。那么处理机的负载率就是大约50%，或者考虑到处理机所必须进行的附加内务操作，比50%略高一些。如果对输入信号的采样速率增加至每0.5毫米采样一次，那么处理机的负载率将增至大约100%。处理机过荷可能造成极大的危害。在上述滤波器例子中，处理机过荷可能导致数据丢失和/或使滤波过程产生偏差。如果一个处理机已经因实时处理操作而满荷但不是过荷，那么要它执行其它操作时，就可能会显得附加容量不足。另一方面，一般说来处理机的速度越快，则价格越贵，况且在有些应用场合下也许甚至不能适用。对经济有效的设计来说，通常希望采用这样的组件，这些组件能产生和对它们的要求同等程度的机能。可惜的是，要精确地预言一个执行给定实时操作的处理机具有多大的负载，并不是经常能做到的。典型的复杂运算对输入数据所执行的指令数目是变化的，取决於一些可能很难甚至不可能加以精确考虑的因素。电脑模拟虽然是有助的，但由于只能模拟实际操作条件，因而可能不精确。因此，希望能实际测定在各种不同操作条件下的处理机的负载。一种周知的方法是采用和处理机的正常程序同时运行的诊断程序，来测定处理机的负载。这种诊断程序可以用一个操作系统程序(如果有的话)来调用，或者亦可被中断驱动而周期性地调用(例如在一个定时器超时时调用)。诊断程序可以用来测定处理机负载的各种有关参数，包括计算处理周期，和/或读出处理机工作区域内的内容，诸如状态寄存器的内容、栈内容等，并根据这些参数以及其它参数，来算出一个即时或平均负载值。可以把一系列这样的负载指示值作为档案存放起来加以分析，从而得出处理机在各种不同操作条件下的负载。遗憾的是，这种诊断程序通常很复杂，而且它们本身就大大地增加了处理机的负载，致使它们所提供的指示值在某些情况下显得不正确，而且测定过程中反而增加了处理机的负载。一个通过对处理周期计数来测定处理机负载的程序，可能会低估一个极其繁忙的处理机的负载，因为所述处理机可能因为资源不足而不能增加周期计数。这种诊断程序的另一个缺点是，它们所试图估算的是处理机有多少时间是忙碌的，其实在大多数场合下，更重要的信息是处理机有多少时间是闲着的，以便可以用它来执行附加的任务。因此，亟需提供一种经济有效的装置，这种装置可以测定处理机的平均负载，却又是非侵入性的，亦即对处理机的运行来说是完全透明的，它本身并不增加处理机的负载。如果这样的装置能直接测定在各种不同操作条件下处理机所具有的可利用的处理容量，那么这种装置将更加有用。本专利技术的目的是提供一种测定设备，这种设备能按照上述方法工作，也就是把所谓诊断指令包括在处理机的空环内，因而具有上述各种优点。实现本专利技术的目的的具体做法是，让处理机在空闲时并不停止执行指令，而是转移到或者说“捕捉到”一个所谓“空环”。所述空环一般包括一些并不执行有用操作的指令，例如“无操作”指令、延迟和/或转移指令等。当处理机有操作任务执行时，它会接收到一个“中断”信号，于是，它就停止执行空环中的指令，开始执行其它有用的程序控制指令。下一次当处理机又没有什么任务执行时，它又返回到上述空环。按照本专利技术，在处理机的空环内装入一些指令，这些指令能控制处理机(或与处理机相连的外电路)来测定处理机在空环中运行的时间(或该时间占总时间之百分数)。在本专利技术的最佳实施例中，处理机空环中的指令，能控制处理机使得其数据输出电平在不同的输出状态之间交替变换。也就是说，每当处理机空闲时，其数据输出电平就在上述不同状态之间不断地交替变换;而当处理机执行有用任务时，数据输出电平就保持在同一状态。可以采用一个频率计数器或其它能反映数据输出状态改变率的指示器(例如一个发光二极管)，来直接指示出处理机空闲时间和其总处理时间的比值。既然所检测的是数据输出的状态变化，而不是状态本身，那么当处理机接到中断信号而停止执行空环中的指令时，所述数据输出处于哪一个状态，是无关紧要的。在设计上，执行空环指令的优先权等级是比执行任何其它指令的优先权要低的。由于处理机只有在无其它事情可做时才执行空环中的指令，因此空环中的附加指令并不增加处理机的负载，因而这种负载检测装置对於处理机运行来说是完全透明的。另外，空环中的指令是直接测定处理机处于空闲状态中的时间和总处理时间的比值，因而能提供极其有用的有关剩余处理容量的直接指示值。这样，在处理机系统上增加一个成本很低的装置，就可以实现上述优点。 附图说明如下。图1是本专利技术所推荐实施例的方块图;图2是图1所示处理机在空闲时所执行程序控制步的方块流程图;而图3及图4是图1所示处理机所产生的负载指示输出波形。以下结合诸附图，详细说明本专利技术所述实时数字信号处理机空载率指示器的推荐实施例，通过以下说明，将更好并更完全地理解本专利技术的上述优点及其它优点。图1是按照本专利技术的数字信号处理系统(10)的现行推荐实施例的方块图。系统(10)包括一个中央处理机(亦即CPU)或者处理机(12)。所述处理机(12)，可以是一个微处理机，所述微处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定数字信号处理机空载率的设备，所述数字信号处理机属於那样的类型，它能执行程序控制指令来完成预定的操作任务，其特徵在于，所述设备包括－－一个空环结构，每当所述处理机空闲时，所述空环结构使得所述数字信号处理机的一个输出电平在第一、第二 两个二进制数值之间交替变更，而当所述处理机执行所述预定操作任务时，所述空环结构使得所述处理机的输出电平维持在上述第一或第二两个二进制数值中的任一个；以及－－一个显示机构，所述显示机构按照所述处理机输出电平在所述第一、第二两个二进制数值之 间交替交换的速率而显示出处理机的空载百分比。

【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：马修丁J维埃，
申请(专利权)人：北方电信有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]