基于云計算的通用信號處理應(yīng)用研究
加入技術(shù)交流群
2．2 信號處理技術(shù)的通用化
傳統(tǒng)信號處理機大多選擇專用芯片完成數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)致通用性和可擴展性差，且處理算法與硬件結(jié)構(gòu)之間相關(guān)性大，算法的改變往往導(dǎo)致較大的硬件變動，導(dǎo)致研發(fā)成本高周期長。
為了滿足不同用戶的需求以及適應(yīng)在各種復(fù)雜環(huán)境下多種工作方式的需要，雷達(dá)信號處理機必須是可編程、可重構(gòu)的，且易于使用和維護，因而信號處理技術(shù)逐步向通用化方向發(fā)展。軟件的可編程性帶來了很大的靈活性，也促進了硬件系統(tǒng)的規(guī)范化、模塊化和通用化。雷達(dá)信號處理的實時性已經(jīng)達(dá)到每秒百億次至萬億次浮點運算，采樣位數(shù)和數(shù)據(jù)字長的增加，使得運算復(fù)雜度增加，以上因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐量，存儲量的增加，從而采用多處理器并行設(shè)計。以FPGA+DSP構(gòu)建通用模塊的多處理器系統(tǒng)通用性強、研制周期短、成本低、維護易。
3 云計算與通用信號處理的結(jié)合
3．1 并行處理系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
并行處理機需將一個任務(wù)分解成若干個子任務(wù)，交由各處理單元完成。由于子任務(wù)間的內(nèi)在聯(lián)系，各處理單元間或多或少存在數(shù)據(jù)交換和同步，因而并行處理機的性能直接與任務(wù)劃分有關(guān)。任務(wù)粒度過細(xì)，雖然并行度高，但是導(dǎo)致通信頻繁，控制復(fù)雜；反之則系統(tǒng)負(fù)載平衡度差且并行度低。任務(wù)分配將子任務(wù)分配到不同的處理器上，分配原則與任務(wù)劃分相同。
任務(wù)的劃分和分配／調(diào)度還需與具體的處理器性能、多處理器結(jié)構(gòu)結(jié)合，是并行系統(tǒng)設(shè)計中最復(fù)雜、且尚未充分解決的問題，只能利用人工任務(wù)分配，來達(dá)到負(fù)載和I／O的平衡。
3．2 可行性分析
多處理器信號處理機基于MPP(Massively Parallel Processing)架構(gòu)，MPP分為共享總線式和分布式。共享總線式多個處理器共同使用一套系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，如圖2所示；分布式有線形、星形、樹狀和網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)等，如圖3所示。當(dāng)處理器個數(shù)較多時，共享總線系統(tǒng)將發(fā)生頻繁的總線沖突和等待，使得并行效率下降，而分布式的可擴充性和靈活性比共享總線式強，支持多級擴展且容錯能力高。一般設(shè)計結(jié)合共享總線和分布式并行兩種形式，從而獲得較高的并行效率。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/192876.htm
MPP架構(gòu)的典型應(yīng)用如COW(Cluster of Workstations)，它是一種松耦合MPP，可以將一個機構(gòu)內(nèi)的所有機器連結(jié)起來形成強大而統(tǒng)一的計算力，因而COW屬于HPC(High Performance Computing)超級計算，因而基于MPP架構(gòu)的信號處理系統(tǒng)天生具有HPC基因。
云計算與信號處理技術(shù)的融合已具備以下條件：
(1)FPGA+DSP架構(gòu)的模塊化設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)總線的采用，使得處理機硬件進一步通用化，滿足云計算環(huán)境采用通用化構(gòu)件的要求。
(2)標(biāo)準(zhǔn)總線如PCI、VME和CPCI等發(fā)展迅速，PCI總線和VME總線正向點對點高速串行總線轉(zhuǎn)變，即PCI-e和VPX標(biāo)準(zhǔn)，其用高達(dá)3～10 Gb ／s的LVDS(低壓差分信號)傳輸取代了10～33 MHz的傳統(tǒng)并行傳輸，因而采用標(biāo)準(zhǔn)總線甚至光纖耦合的處理系統(tǒng)之間通信帶寬瓶頸正逐漸消失，滿足云計算環(huán)境高帶寬的要求。
評論