基于多核框架的實時信號并行處理軟件研制.pdf

1、對于愈發(fā)快速的、愈高吞吐量的實時信號處理而言，并行處理勢在必行，多核處理器的發(fā)展以及實時系操作系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，使得多核框架多線程并行運算下的實時信號處理具有很高的性能。本文主要從功能線程性能優(yōu)化、內(nèi)存優(yōu)化分配以及線程優(yōu)化調(diào)度三個方面對并行程序進行了優(yōu)化，以提升實時信號處理性能。
　　本文首先簡要介紹了實時信號處理的任務(wù)需求與具體處理流程，詳細介紹并分析信號處理的主要功能模塊，提取出其中擁有較大運算量的矩陣運算、傅里葉變換等典型數(shù)據(jù)

2、處理環(huán)節(jié)，對這些處理環(huán)節(jié)進行了理論性能分析、提出優(yōu)化方案。
　　接著優(yōu)化實時信號處理各功能模塊并對其實現(xiàn)了線程化:對各數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)進行方案性能優(yōu)化與MKL函數(shù)庫的優(yōu)化;對兩方案進行性能測試評估并選擇性能較好的方案優(yōu)化各功能模塊;根據(jù)各模塊耗時、吞吐量與相互關(guān)系重新分配、組合各模塊，并將模塊線程化。
　　然后給出了線程間內(nèi)存使用的優(yōu)化:重點分析了線程加鎖的各種實現(xiàn)方案，根據(jù)多線程共享內(nèi)存的特點，選擇性能更優(yōu)的鎖，從而解決了線程

3、安全問題;對共享內(nèi)存使用預分配來提高線程的運算性能;通過循環(huán)隊列優(yōu)化共享內(nèi)存的預分配進一步優(yōu)化內(nèi)存管理，實現(xiàn)高質(zhì)量的多線程并行運行。
　　最后給出了線程間線程調(diào)度的改進:基于NUMA架構(gòu)，使用線程綁核進一步提升實時信號處理性能;根據(jù)任務(wù)對系統(tǒng)負載的需求，使用基于調(diào)度域的靜態(tài)調(diào)度與基于固定閾值法的動態(tài)線程遷移對系統(tǒng)進行負載平衡;對整個多線程程序進行優(yōu)化前后在耗時與吞吐量方面的性能優(yōu)化測試與對比評估。
　　通過對優(yōu)化前后的程序?qū)?/p>