[發明專利]一種基于Navigator的多核嵌入式DSP并行編程模型實現方法

在審

• 申請號: 201510245420.0
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104820582A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 沈沛意;張亮;朱光明;宋娟;楊瑞捷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/46
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

????本發明涉及多核嵌入式系統的并行編程領域，具體是一種基于Navigator的多核嵌入式DSP并行編程模型實現方法。

背景技術

隨著嵌入式技術的飛速發展，嵌入式處理需求也在快速增長，在集成電路技術飛速發展的今天，多核技術在嵌入式系統中的應用已經越來越廣泛。在嵌入式系統中使用多處理器共同協作完成任務，能夠實現系統的多任務調度和實時性等，具有重要的意義。而多核嵌入式系統也已經成為當前主要的計算平臺，無論桌面應用、移動應用、服務器還是專用嵌入式平臺都采用多核結構。

當前隨著多核技術的主流化，對并行計算體系結構、并行算法、并行編程模型以及并行應用都產生了重要的影響。在多核嵌入式系統中，傳統的基于單線程的程序設計方法顯然無法充分利用多核CPU的計算能力，必須以并行計算的思維方式來設計算法，將多核嵌入式平臺的硬件優勢和并行程序設計方法結合起來，獲得更高的程序性能。因此，如何有效的將并行編程模型和嵌入式多核處理器結合在一起，是如今發展和研究的重點和熱點問題之一。也就是說，找到一種能夠結合并行編程模型和嵌入式多核處理器的實現方法是十分必要的。

申請號為CN201010124991.6的發明專利公開了一種面向眾核環境的分治映射/歸約并行編程模型。該發明通過分治映射/歸約并行編程模型、主存復用以及流水線執行技術等，完成對海量數據的分塊處理，優化眾核環境的資源使用。但是該發明主要是針對多處理器的應用，并沒有詳細說明在單處理上如何對多核進行調度，同時沒有說明多處理間所使用的通信機制。

申請號為CN201010166248.7的發明專利公開了以一種針對嵌入式多核系統的視頻編碼流水化并行方法。該發明根據節點運算量和節點間的依賴關系，選擇處理器負載均衡、核間通信量少的流水并行劃分方案，根據該方案，對任務節點進行對象化封裝，映射到相應的處理器核上，實現流水化并行執行。但是該發明只是針對基于多核系統的流水線并行，并沒有采用并行編程模型，僅僅使用了多核作為任務節點，并沒有充分利用嵌入式多核處理器中的多種硬件資源。

因此，本發明提出了一種充分利用多核嵌入式DSP中硬件資源實現并行編程模型的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于Navigator的多核嵌入式DSP并行編程模型實現方法，通過使用嵌入式處理器上的軟件組件Navigator，充分利用其各種硬件資源，實現并行編程模型。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

基于Navigator的多核嵌入式DSP并行方法，包括以下內容：

1）TI推出的KeyStone架構中包含軟件組件Multicore?Navigator，通過該組件實現設備構件間的數據管理以及同步通信。

Multicore?Navigator（簡稱Navigator）是一種硬件機制，幫助實現數據的移動和多核間的協同工作。主要提供核間、網絡間以及外設間的通信，包括數據和消息交換，發送消息后，不再處理與該消息相關的操作，也就是說在發送消息后，發送方不管消息是否已經被接收。簡單的說，就是只需要載入數據，其余操作都由系統負責完成，無需CPU的干預。Navigator主要由Queue?Manager?Subsystem（QMSS）和多個Packet?DMA（PKTDMA）組成。

Queue?Manager是一個負責對隊列進行加速管理的一個硬件模塊。其中包括8192個隊列、20個內存區域和2個Linking?RAM，不同的隊列號用途不一樣。通過向模塊中一個特定的被映射的位置寫入32位的描述符（Descriptor）地址，可以將一個包（一個描述符和負載的邏輯組合）加入隊列中。相反地，從此隊列的相同位置讀值，則可以完成包出隊。

描述符（Descriptor）是在核間移動的帶有信息和數據的消息。描述符有兩種類型，宿主（Host）描述符和整體（Monolithic）描述符。宿主描述符更加靈活，描述符的長度即為所有負載的和，帶有一個指針指向負載，可以多個宿主描述符鏈接使用。而整體描述符沒有宿主描述符靈活，本身不能鏈接其他描述符，所有的負載緩沖大小相同，這樣在具體的使用過程中易于造成內存空間的浪費。