本文關(guān)鍵詞：嵌入式多核DSP并行編程模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：單核處理器以傳統(tǒng)的處理模式進(jìn)行單任務(wù)串行處理,為了提高其處理速度只能增加處理器的主頻,但主頻的提高程度是有限制的,而在增加主頻的同時(shí)也增加了功耗。多核處理器很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。多核處理器采用并行處理模式,實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行處理,可以在保持低主頻低功耗的情況下提高處理速度。多核處理器憑借其相比于單核處理更好的處理性能和運(yùn)行效率,逐步變成市場(chǎng)的主流,成為廣泛采用的計(jì)算模型,應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域,包括多媒體計(jì)算、嵌入式設(shè)備以及高性能計(jì)算等眾多方面。多核處理器技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中不斷出現(xiàn)新的研究方向和思路。針對(duì)多核系統(tǒng)設(shè)計(jì),面向多核環(huán)境的操作系統(tǒng)支持技術(shù)、并行編程模型、并行編譯、可重構(gòu)技術(shù)、片上互連技術(shù)、存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及多核系統(tǒng)中多任務(wù)的調(diào)度等等都成為了研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)并行編程模型以及多核通信這兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于多事件調(diào)度的串并行模型,以及TMS320C6678平臺(tái)上的MCAPI(Multicore Communication API)通信。首先,本文基于C6678嵌入式多核DSP,設(shè)計(jì)了基于OpenEM的串并行模型以及多核間的核間通信方式。對(duì)于串并行模型的設(shè)計(jì),主要包括對(duì)基于SYS/BIOS操作系統(tǒng)的調(diào)度模型和OpenEM調(diào)度模型的研究,設(shè)計(jì)C6678上的串并行模型,實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度串行、并行事件的調(diào)度,達(dá)到負(fù)載均衡的目標(biāo)。對(duì)于多核間通信設(shè)計(jì),主要包括對(duì)多種核間通信機(jī)制以及MCAPI通信標(biāo)準(zhǔn)的研究,結(jié)合C6678的平臺(tái)特性設(shè)計(jì)出基于多核DSP的核間通信方式。將MCAPI的消息通信方式設(shè)計(jì)為基于SYS/BIOS的MessageQ,即消息隊(duì)列通信機(jī)制的通信;將MCAPI的通道通信方式設(shè)計(jì)為基于Multicore Navigator的通信。其次,本文基于C6678嵌入式處理器,對(duì)串并行模型和MCAPI進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。對(duì)于串并行模型的實(shí)現(xiàn),主要包括對(duì)模型框架的實(shí)現(xiàn)以及模型對(duì)外接口的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于MCAPI的實(shí)現(xiàn),主要包括基于C6678上的兩種通信機(jī)制對(duì)MCAPI的實(shí)現(xiàn)。一種是基于SYS/BIOS的MessageQ,通過(guò)消息傳遞實(shí)現(xiàn)核間通信和同步;另一種方法是基于Multicore Navigator,利用其QMSS和PKTDMA組件,通過(guò)硬件隊(duì)列實(shí)現(xiàn)核間通信和同步。最后,本文對(duì)上述串并行模型和MCAPI的兩種實(shí)現(xiàn)分別進(jìn)行了功能和性能的測(cè)試,并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。對(duì)于串并行模型,使用快速傅里葉變換算法和圖像去霧算法對(duì)模型進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了串并行模型的功能性,通過(guò)事件的調(diào)度記錄可以看出,模型的調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)了事件均衡分配,基本實(shí)現(xiàn)多核的負(fù)載平衡。對(duì)于多核間通信,對(duì)兩種實(shí)現(xiàn)分別進(jìn)行了單程通信和往返通信的測(cè)試,從結(jié)果可以看出,基于Multicore Navigator的通道通信傳輸速度快,但使用起來(lái)相對(duì)復(fù)雜。而基于MessageQ的消息通信則更加靈活,配置過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,但傳輸速度不如基于硬件的Multicore Navigator。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP332

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本文編號(hào)：1159010