如何基于多核處理器設計研究彈載嵌入式系統 ？

為了全面挖掘多核處理器的潛力、充分利用多核處理器的優(yōu)勢，軟件設計人員必須掌握相應的并行軟件設計技術(shù)，將彈載信息處理系統任務(wù)映射到各DSP內核。任務(wù)并行是指軟件中的獨立任務(wù)同時(shí)執行。對于一個(gè)單核處理器，各單獨任務(wù)必須共享同一個(gè)處理器;而在一個(gè)多核處理器上，各任務(wù)實(shí)質(zhì)上是相互獨立運行，從而導致更高效的任務(wù)執行。

為了將彈載信息處理系統映射到多核處理器，需要識別任務(wù)的并行度并相應選擇最適宜的處理模式。彈載多核DSP系統的并行處理模式可采用數據流模式。數據流模式表現為分布式控制和執行，處理任務(wù)依次通過(guò)如同流水線(xiàn)一樣的各處理階段。每個(gè)內核使用各種算法處理一組數據，然后這些數據被傳送到另一個(gè)內核做進(jìn)一步處理。初始內核通常與一個(gè)輸入接口相連接，通過(guò)該接口可接收來(lái)自A/D轉換器或FPGA的待處理的初始數據。調度的觸發(fā)依賴(lài)于數據的可用性。由于彈載信息處理系統包含大量復雜的運算成分和信號與信息處理算法，它們互相關(guān)聯(lián)且不可能在一個(gè)內核上處理完成。采用該模型需要將復雜的處理任務(wù)劃分到各內核并確保系統具有高數據流動(dòng)速率。系統的組成通常需要被拆分并映射到多個(gè)內核中，并確保處理數據有規則地流水傳送。高速數據傳輸速率要求各內核之間具備適宜的存儲帶寬，各內核之間數據流動(dòng)是規則的，并確保數據傳送開(kāi)銷(xiāo)低。該處理模型要求每個(gè)處理器內核映射一個(gè)或多個(gè)任務(wù)，而各內核之間通過(guò)消息傳遞實(shí)現運行同步;各內核之間的數據傳送通過(guò)共享存儲器或DMA方式進(jìn)行。

對于多核信息處理系統，完成并行任務(wù)的辯識后，任務(wù)的映射和調度也需要精心策劃。多核并行處理系統軟件設計可以遵循四步處理法原則，即發(fā)現并行執行的機會(huì )，其核心是定義大量的小型任務(wù)，以便得到待解決問(wèn)題的高效分解;定義任務(wù)之間的信息流動(dòng)和數據傳輸;確定在多核架構上高效運行的任務(wù)組;以及將各任務(wù)映射分配到各內核中，確定每個(gè)任務(wù)將由哪個(gè)內核執行。為了提高多核系統軟件開(kāi)發(fā)效能，開(kāi)展基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的軟件開(kāi)發(fā)，在操作系統和多核軟件開(kāi)發(fā)工具支持下，自動(dòng)識別任務(wù)的并行性并將各處理任務(wù)映射到單個(gè)內核，為多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)合理分配資源，有效實(shí)現系統進(jìn)程管理，方便多任務(wù)程序實(shí)時(shí)調度，確保多核 DSP能夠發(fā)揮最佳系統性能。

3結束語(yǔ)

隨著(zhù)DSP技術(shù)的不斷發(fā)展和應用需求的不斷提高，單片多核處理器結構逐漸成為DSP發(fā)展的主流，單片多核處理器具有強大的多任務(wù)實(shí)時(shí)運算處理能力，同時(shí)具備數據搬移、通訊、資源共享和存儲器管理等有利于并行任務(wù)執行的豐富硬件配置，能很好地支持多任務(wù)實(shí)時(shí)并行處理。對于小尺寸、低功耗且運算處理性能要求極高的彈載信息處理系統，多核DSP使得彈載雷達信息處理能夠實(shí)時(shí)實(shí)現目標探測識別以及目標信息高分辨測量等復雜系統算法，能夠帶來(lái)性能/功耗比的大幅提升。采用多核DSP也成為彈載雷達信息處理系統的發(fā)展趨勢。對于多核DSP應用系統，軟件設計是多核DSP性能能否充分發(fā)揮的系統設計關(guān)鍵。對于基于多核DSP的彈載信息處理系統，運用數據流處理模式將系統處理任務(wù)劃分映射到各處理器內核以實(shí)現高效實(shí)時(shí)并行處理。在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統和多核軟件開(kāi)發(fā)工具支持下，開(kāi)展基于多核DSP并行軟件開(kāi)發(fā)將成為彈載信息處理系統軟件設計的新課題。