多核心處理機(jī)模擬平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著飛行器智能化和信息化水平的不斷提高,飛行控制系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)嵌入式系統(tǒng)的處理能力、工作溫度范圍、抗輻照能力、功耗、浮點(diǎn)運(yùn)算精度、可靠性、穩(wěn)定性提出了更高要求。在彈載、箭載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要處理大量實(shí)時(shí)性要求很高的任務(wù),摩爾定律預(yù)示著芯片的集成度正在達(dá)到極限,單一處理器體系結(jié)構(gòu)不能大幅度提高計(jì)算機(jī)整體性能,因?yàn)槿鄙匐[式并行化以及存在數(shù)據(jù)通道及內(nèi)存方面的瓶頸,因此研究高性能嵌入式多核心處理器對(duì)我國(guó)航空航天事業(yè)發(fā)展具有重大意義。在此背景

2、下,為了研究適用于飛行器控制系統(tǒng)和衛(wèi)星信息處理等嵌入式場(chǎng)合的基于SPARCV8結(jié)構(gòu)SOC的芯片級(jí)高性能并行計(jì)算平臺(tái),也需要對(duì)航天專用并行軟件數(shù)學(xué)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì),重點(diǎn)解決應(yīng)用科學(xué)計(jì)算中的常用串行算法的并行化實(shí)現(xiàn)。為了解決前期算法設(shè)計(jì)中沒(méi)有硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)這一關(guān)鍵問(wèn)題,作者設(shè)計(jì)一套可以模擬基于SPARCV8架構(gòu)的、內(nèi)部為SMP結(jié)構(gòu)的嵌入式多核心處理器的模擬平臺(tái),并詳細(xì)描述了多核心模擬平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法。為了解決航天專用并行軟件數(shù)學(xué)庫(kù)的部分設(shè)計(jì)工作,作者

3、找出了對(duì)航天專用并行計(jì)算中常遇到的三種科學(xué)計(jì)算問(wèn)題:海量數(shù)據(jù)排序、高階矩陣相乘、圖論問(wèn)題,并給出了這三種單核心算法在多核心模擬平臺(tái)上的并行化方法,并最終在模擬平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。作者又針對(duì)每種算法進(jìn)行了兩個(gè)實(shí)例測(cè)試,收集到了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,作者繪制了大量圖表,然后基于多核心模擬平臺(tái)對(duì)各種算法進(jìn)行分析,重點(diǎn)分析了加速度和總開(kāi)銷這兩個(gè)指標(biāo),通過(guò)分析指出了各種并行算法的優(yōu)勢(shì):執(zhí)行時(shí)間大大縮短,具有很高的加速度。同時(shí)也指出了影響算法性