高性能嵌入式计算几个关键问题及其研究进展

随着多核处理器芯片在嵌入式应用领域越来越受到关注,提高应用程序开发产能同时获得并行性能收益是多核大众化并行计算研究的核心目标。着重综述了嵌入式应用领域面临的三个关键问题。首先,对当前的高性能嵌入式计算与超级计算做了比较,并对嵌入式应用领域做了分类总结。其次,对当前的适用于嵌入式的片上多核处理器架构做了研究。最后,综述了多核并行编程的方式的研究现状,并总结了嵌入式多核并行未来的研究问题。     

一种多核DSP的距离多普勒成像设计

距离多普勒算法是合成孔径雷达成像的一种经典方法。随着信号处理性能需求的逐步提高,多核并行处理器已经逐步发展起来,如TI的C6678处理器为8核DSP。在多核DSP实现成像算法时,多核多线程设计、多核任务分配、计算传输平衡等问题是影响性能的关键问题。采用数据并行的方式实现并行设计框架。针对距离多普勒算法的特点,设计收数同时脉压、8核协同处理大点数脉压,以及每个核独立处理小点数任务等多种并行方式。通过基于多核DSP的并行设计,大大提高了距离多普勒算法的处理性能。     

面向多核处理器的低级并行程序验证

随着多核处理器的广泛使用以及人们对软件可靠性提出更高要求,多核并行程序验证的重要性日益凸显.本文提出了一个完整的基于多核的并行程序验证框架,该验证框架包括抽象机器定义、目标代码的形式规范、逻辑推理系统、可靠性定理及其证明.我们的目标程序使用自旋锁机制来实现线程间对共享内存的互斥访问.验证框架采用Hoare风格的推导方式,使用高阶逻辑来同时描述机器指令的操作语义和所需要的安全策略.在该框架下,程序员可以对多核并行程序的部分正确性进行验证.     

NoC_MPSim:基于片上网络通信架构多核仿真平台

实现了一个用于探索基于片上网络通信架构多核系统设计空间的可配置仿真平台--NoC_MPSim.该平台包含处理器工具链、平台自动化配置脚本以及一个包含处理器、网络适配器以及多种路由器的RTL模型库,可根据用户输入的系统配置信息自动生成周期精确的多核仿真系统.针对片上网络通信架构的特征,定义了基于该通信架构的多核系统的高层次通信抽象模型,并借鉴并行机中的消息传递机制,提出了一种可有效隐藏网络乱序的并行编程模型及其通信原语,并完成其所需要的软\硬件建模.应用提出的编程模型,实现了MUSIC算法基于四核仿真系统的分布式并行计算,并经实验得到该并行MUSIC算法在该系统中加速比可达2.6.     

多核DSP信号处理并行设计

并行计算是实现高性能计算的一个重要发展方向。随着信号处理、通信等领域对处理能力需求的不断提升,DSP的并行开发技术也得到了较快发展。多器件并行和片上多核的方法可以有效提高处理性能。多核并行处理相对于传统单核DSP要进行多任务并行设计,使系统设计更加复杂。文中在探讨了利用8核处理器进行信号处理开发的关键技术的基础上,采用Round—Robin方式设计了一种多核并行信号处理模式,并对多核的同步、Cache一致性、任务并行分配等进行了论述。     

支持FPGA的Open CL工具

Altera推出FPGA业界用于OPenCL的软件开发套件（SDK）,它结合了FPGA强大的并行体系结构以及0PenCL并行编程模型。利用这一SDK,熟悉C语言的系统开发人员和编程人员能够迅速方便的在高级语言环境中开发高性能、高功效、基于FPGA的应用。Altera面向OpenCL的SDK使得FPGA能够与主处理器协同工作,加速并行计算,而功耗远远小于硬件方案。     

基于高性能计算的雷达信号处理研究综述

随着软件定义雷达技术的发展和信号处理算法日趋复杂,以多核处理器和图形处理器等为代表的高性能计算技术在雷达系统中得到了更多的应用.文中重点介绍了高性能计算硬件系统最新的技术进展,对比分析了并行计算软件框架CUDA、OpenCL、OpenMP、MPI和Pthread的技术特点,并利用多线程流水线技术设计了基于CPU的并行雷...     

多核软件的几个关键问题及其研究进展

 提高应用程序开发产能同时获得并行性能收益是多核大众化并行计算研究的核心目标.采用应用驱动和自顶向下的研究思想着重综述了影响该目标的三个关键问题.首先,对当前的多核应用驱动研究做了比较,并对多核应用研究现状做了综述.其次,对当前的多核编程模型在产能编程和性能使能编程方面的研究思想做了比较研究.然后,综述了多核算法以及多核计算模型的研究现状.最后分析了多核软件未来的研究问题.     

LabVIEW领驭三大并行技术

自在享受多核技术●代码自动多线程化●灵活控制线程和处理器间的关系●管理并行/多核开发的集成开发和调试环境●使用针对多核优化的分析库函数实现更高性能的信号处理     

多核DSP并行软件设计技术研究

数字信号处理器(DSP)是对数字信号进行高速处理的专用芯片。单核结构的DSP已经不能满足信息行业发展的需求,多核结构DSP应运而生,同时,也为如何准确高效地利用多核处理器平台设计并行软件带来了挑战。文中主要基于德州仪器TMS320C6678平台,对多核DSP应用开发进行研究,并简单介绍了基于此DSP的AVS视频双核并行解码的实现。     

翘首以待多核伸缩软件的首次细节披露——微软FPF05语言探讨方案要点

2005秋季处理器论坛上，听众第一次从微软软件开发组设计师兼ISO C＋＋委员会主席Herb Sutter的演讲中知道，主流高性能多核处理器方面的编程人员所遇到的各种错综复杂难题的要点。多核处理器是主流高性能处理器由钟频伸缩朝向单芯片上多核伸缩的新型芯片。     

基于Matlab多核并行集群搭建及性能分析

为了充分利用多核处理器资源,本文在分析matlab并行计算工具箱中各部件关系的基础上,利用windows环境实现了matlab多核并行计算集群的搭建,并通过实例,阐明了基于matlab的并行程序设计方法。经测试,并行化处理能有效利用资源优势,缩短运行时间,对进一步研究各类并行处理有一定的指导意义。     

嵌入式多媒体应用的多处理器核软件设计框架

基于单核结构的嵌入式处理器越来越不能满足日益增长的嵌入式多媒体处理应用方面的要求,多核嵌入式结构已成为解决这一问题的有效途径,同时也为如何开发充分利用多核结构的应用软件带来挑战.目前,需要将编译技术和开发工具更多的结合,才能使多核结构的应用获得成功.而大多数并行软件都是通过手工转换方式将顺序程序转换为并行程序来实现的.由于缺乏具有多核意识的开发工具,使得软件难以进行性能评估.因此,如果没有预先有效可靠的工程规划,将不得不面对应用软件的效率低下,以及延迟产品上市时间等问题.     

多核评估板

这两款多核评估板面向基于KeyStone的TMS320C665x多核数字信号处理器（DSP）,进一步简化了高性能多核处理器的开发。该TMDSEVM6657L与TMDSEVM6657LEEVM可帮助开发人员快速启动基于TI最新处理器TMs320C6654、TMS320C6655以及TMS320C6657的设计。TIC665x多核处理器将定点与浮点功能进行完美结合,能够以更小的封装在低功耗下实现实时高性能,确保开发人员能更高效地满足诸如关键任务、     

多级并行的多核DSP软件设计

随着信号处理性能需求不断提高,多核DSP软件开发是一个重要发展趋势。指令并行、多核并行处理、计算和传输并行等都是提高处理性能的方法。多核DSP处理器多级存储器中,越靠近内核存储器容量越少。在大数据量处理中需要相应的大存储器容量,无法直接将任务分配到各个处理器内核。针对这一问题,探讨了基于8核处理器的并行任务分配,并根据多核DSP的架构,采用两级乒乓的方式来实现大点数FFT的设计。该设计采用DMA方式实现了处理和传输并行,提高了处理性能。     

基于WinSock和多线程技术的高性能并行FDTD

并行计算为时域有限差分（FDTD）方法仿真电大尺寸和复杂结构提供了强大的计算能力和内存资源。文章针对多核PC集群系统,提出了一种高性能并行FDTD算法,它采用Windows Socket（WinSock）实现高效的进程间通信,同时采用多线程技术充分利用多核处理器资源。在集群系统上的实际测试表明：以10个处理器（30个核）为例,该算法获得的加速比为16.0,并行效率为53.3%,优于单独使用消息传递接口（MPI）以及MPI结合OpenMP的传统FDTD并行算法,后两者在相同测试条件下仅分别获得13.7,12.2的加速比和45.8%,40.7%的并行效率。     

面向VLIW结构的高性能代码生成技术

DSP处理器通过采用VLIW结构获得了高性能,同时也增加了编译器为其生成汇编代码的难度.代码生成器作为编译器的代码生成部件,是VLIW结构能够发挥性能的关键.由此提出并实现了一种基于可重定向编译框架的代码生成器.该代码生成器充分利用VLIW的体系结构特点,支持SIMD指令,支持谓词执行,能够生成高度指令级并行的汇编代码,显著提高应用程序的执行性能.     

MIPS指令集多核处理器信令处理能力评估

通用高性能处理器在信令处理上有着广泛的应用,但有功耗较高的缺点。基于MIPS指令集的低功耗多核处理器的能效比较高,但信令处理能力不明确。本文采用密集内存访问的方法对处理器的信令处理能力进行评价。通过对MIPS指令集多核处理器和X86处理器的比较,得出MIPS多核处理器在信令处理能力和功效比上均有优势。以GTP为例在MIPS架构多核处理器和X86架构处理器上分别实现并进行性能测试。测试结果表明本文所述性能评价方式比较合理,同时也证明MIPS多核处理器可以用作信令处理,能效比显著高于通用高性能处理器。     

MPI、OpenMP、Taichi并行编程语言探究

自从“功耗墙”开始出现以后,多核编程成为突破计算性能瓶颈的关键,并行编程语言由此进入了人们的视野。如何设计一个好的并行编程语言,让程序员能够更好地进行并行调度,从而最大限度发挥多核处理器的性能,成为计算机领域举足轻重的话题。在这个十分强调并行思维的时代,目前开发的并行编程语言种类不胜枚举,按照并行编程语言环境主要可以分为共享式存储编程和分布式编程两种。本文主要选取经典的、支持C/C++的MPI和OpenMP来介绍并行编程语言,通过对两者编程及其编译的剖析,找出两者的区别,并分介绍各自的优势与劣势所在,进而介绍混合共享/分布式内存计算的概念,最后介绍了并行理念在Python上的拓展和应用,即Taichi编程语言,最终得出使用混合编程能够规避不同编程架构的缺点的结论。     

多核并行的大点数FFT、IFFT设计

FFT和IFFT是信号处理最常用的算法。随着技术发展需求的不断提高,FFT、IFFT点数越来越大。信号处理器逐步由单核向多处理器并行、多核并行方向发展。文中研究了大点数FFT、IFFT并行设计方法,把IFFT转换成FFT计算并将大点数FFT拆分成小点数运算。在TI C66788核处理器上实现了有缓冲和无缓冲的大点数FFT、IFFT设计。通过并行设计,实现大点数FFT、IFFT在8核处理器上并行计算。通过计算和传输并行、多核并行设计,提高了处理性能。