嵌入式多核DSP并行编程模型的设计与实现

发布时间：2017-11-08 22:04

  本文关键词：嵌入式多核DSP并行编程模型的设计与实现

  更多相关文章： 嵌入式多核DSP 细粒度事件调度 串并行模型 核间通信 MCAPI

【摘要】：单核处理器以传统的处理模式进行单任务串行处理,为了提高其处理速度只能增加处理器的主频,但主频的提高程度是有限制的,而在增加主频的同时也增加了功耗。多核处理器很好地解决了这个问题。多核处理器采用并行处理模式,实现多任务并行处理,可以在保持低主频低功耗的情况下提高处理速度。多核处理器凭借其相比于单核处理更好的处理性能和运行效率,逐步变成市场的主流,成为广泛采用的计算模型,应用于生活中的各个领域,包括多媒体计算、嵌入式设备以及高性能计算等众多方面。多核处理器技术的发展过程中不断出现新的研究方向和思路。针对多核系统设计,面向多核环境的操作系统支持技术、并行编程模型、并行编译、可重构技术、片上互连技术、存储层次结构设计以及多核系统中多任务的调度等等都成为了研究热点。本文针对并行编程模型以及多核通信这两个方面进行了研究。设计实现了基于多事件调度的串并行模型,以及TMS320C6678平台上的MCAPI(Multicore Communication API)通信。首先,本文基于C6678嵌入式多核DSP,设计了基于OpenEM的串并行模型以及多核间的核间通信方式。对于串并行模型的设计,主要包括对基于SYS/BIOS操作系统的调度模型和OpenEM调度模型的研究,设计C6678上的串并行模型,实现细粒度串行、并行事件的调度,达到负载均衡的目标。对于多核间通信设计,主要包括对多种核间通信机制以及MCAPI通信标准的研究,结合C6678的平台特性设计出基于多核DSP的核间通信方式。将MCAPI的消息通信方式设计为基于SYS/BIOS的MessageQ,即消息队列通信机制的通信;将MCAPI的通道通信方式设计为基于Multicore Navigator的通信。其次,本文基于C6678嵌入式处理器,对串并行模型和MCAPI进行了实现。对于串并行模型的实现,主要包括对模型框架的实现以及模型对外接口的实现。对于MCAPI的实现,主要包括基于C6678上的两种通信机制对MCAPI的实现。一种是基于SYS/BIOS的MessageQ,通过消息传递实现核间通信和同步;另一种方法是基于Multicore Navigator,利用其QMSS和PKTDMA组件,通过硬件队列实现核间通信和同步。最后,本文对上述串并行模型和MCAPI的两种实现分别进行了功能和性能的测试,并对测试结果进行了分析。对于串并行模型,使用快速傅里叶变换算法和图像去雾算法对模型进行了测试,验证了串并行模型的功能性,通过事件的调度记录可以看出,模型的调度机制实现了事件均衡分配,基本实现多核的负载平衡。对于多核间通信,对两种实现分别进行了单程通信和往返通信的测试,从结果可以看出,基于Multicore Navigator的通道通信传输速度快,但使用起来相对复杂。而基于MessageQ的消息通信则更加灵活,配置过程相对简单,但传输速度不如基于硬件的Multicore Navigator。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332

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本文编号：1159010