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1、基于多核DSP的高性能處理平臺(tái)設(shè)計(jì)Designofhigh-performancemulti-coreDSPbasedprocessingplatform工程領(lǐng)域：電子與通信工程作者姓名：馮超指導(dǎo)教師：張濤副教授企業(yè)導(dǎo)師：李迅高級(jí)工程師天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一五年十一月摘要隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)嵌入式系統(tǒng)處理能力的需求逐日增加。嵌入式系統(tǒng)的處理能力主要體現(xiàn)在通信能力、計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力等方面。作為嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)重要分支，DSP在高性能數(shù)據(jù)處理方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于傳統(tǒng)的單核處理器構(gòu)架很難達(dá)到更高規(guī)模的計(jì)算能力，而且在提高單核處理器主頻的同
2、時(shí)，芯片的功耗問(wèn)題與處理器構(gòu)架已逐漸成為瓶頸，因此多核處理器應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)多核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，人們可以通過(guò)增加單芯片中核的數(shù)量，或者擴(kuò)展背板上的芯片數(shù)量，并依托Linux、SYS/BIOS等實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行多任務(wù)劃分和調(diào)配，實(shí)現(xiàn)更高規(guī)模的數(shù)據(jù)處理能力。課題意在搭建一個(gè)基于多核DSP的高性能處理平臺(tái)，該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳輸。在該平臺(tái)基礎(chǔ)上，依托SYS/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，對(duì)多核之間IPC通信機(jī)制和多片之間的通信性能進(jìn)行研究。最后從應(yīng)用角度提供可行性方案。論文的主要內(nèi)容可以分為以下幾個(gè)方面：首先，對(duì)多核DSP與高性能處理平臺(tái)的相關(guān)知識(shí)和技術(shù)
3、進(jìn)行概述。通過(guò)現(xiàn)有的軟硬件資源和已有的技術(shù)積累對(duì)平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行可行性分析。在此基礎(chǔ)上，提出一種高性能處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。然后，從核間通信機(jī)制角度入手，以TIKeyStone架構(gòu)多核DSPTMS320-C6678為系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)多核系統(tǒng)中三種主要的核間通信機(jī)制進(jìn)行了研究，并分析了不同通信機(jī)制的特性及適用情況。進(jìn)而，從片間通信性能角度入手，以當(dāng)下主流的Hyperlink、PCIe和SRIO三種高速串行接口為研究對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)中多片之間的通信性能進(jìn)行研究。將背板上三種高速串行接口的傳輸性能進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)影響其帶寬的因素進(jìn)行分析，為多核系統(tǒng)中片間通信方案的選擇提供了
4、依據(jù)。最后，在TI最新推出的異構(gòu)多核DSP+RISC芯片66AK2H14平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AVS視頻解碼器的多路并行解碼，并對(duì)解碼器性能進(jìn)行了測(cè)試。從系統(tǒng)應(yīng)用角度為多核高性能處理平臺(tái)提供解決方案。關(guān)鍵詞：高性能；多核；66AK2H14；核間通信；AVS解碼器ABSTRACTWiththedevelopmentofmodernsociety,people'sdemandfortheprocessingcapacityofembeddedsystemsisincreasingdayafterday.Theprocessingcapacityo
5、fembeddedsystemismainlyreflectedintheaspectsofcommunicationability,computingpowerandstoragecapacity.Asanimportantbranchofembeddedsystem,DSPhasobviousadvantagesinhighperformancedataprocessing.Becauseitisdifficultforthetraditionalsingle-coreprocessorarchitecturetoachieveahighersca
6、lecomputingpower.And,thepowerconsumptionandtheprocessorarchitecturehavegraduallybecomethebottleneck.Themulti-coreprocessoremergedasthetimesrequire.Formulti-coresystemdesign,peoplecaneitherincreasethenumberofnuclearonsingle-chip,orexpandthenumberofchiponthebackplane,andrelyingonr
7、eal-timeoperatingsystemssuchasLinux,SYS/BIOSmulti-taskpartitioningandallocation,toachieveahigherscaledataprocessingability.Thispaperisintendedtobuildahighperformanceprocessingplatformbasedonmulti-coreDSP,whichcanrealizelargescaledataoperationanddatatransmission.Inthisplatform,th
8、ecommunicationperformanceamongmulti-coresandmul
