系統(tǒng)級設計考慮

　　構建多DSP并行DSP系統(tǒng)時，需要決策解決的系統(tǒng)級問題有：為主數(shù)據(jù)路徑選用哪些互連技術與整體拓撲?統(tǒng)一互連還是混合互連技術?直接還是間接互連?如果直接互連采用何種DSP接口?如果間接互連是采用存儲器、FPGA、交換機還是其他器件擴展?是否需要連接外部網(wǎng)絡?如何處理控制、程序配置、管理等的傳輸需求?是否需要區(qū)分數(shù)據(jù)平面、控制/配置平面、管理平面?在控制/配置/管理平面內(nèi)，又應采用何種互連技術與互連拓撲?

　　如何選擇合適的互連技術，設計合理的互連體系結(jié)構，應當根據(jù)數(shù)字信號處理算法及其在各DSP上的分解、解耦與適配結(jié)果，考慮數(shù)據(jù)傳遞鏈路在速率、延遲、并發(fā)數(shù)等方面的性能需求，針對已有DSP接口的互連與傳輸特性，滿足系統(tǒng)在控制、配置和管理方面的數(shù)據(jù)傳遞需要，滿足系統(tǒng)在成本、硬軟件開發(fā)復雜度、調(diào)試測試方便性、構建使用靈活性與可擴展性等使用特性上的需要。在工程中設計實際并行處理系統(tǒng)時，一般需要混合使用多種互連傳輸技術與互連拓撲架構。

　　經(jīng)驗總結(jié)

　　在信號處理平面：當多DSP間整體流量不大或需要共享內(nèi)存且器件支持時，可以使用對等并行總線;當處理過程需要主處理器參與轉(zhuǎn)移、分配、匯聚或控制時，可以選用主從并行總線;當多DSP異構、具有非對等總線接口、需要分發(fā)匯聚或需要FPGA參與處理時，可以用緩存或FPGA做中介的間接互連;當需要高性能且鏈路為直接點—點時，可以選用高速直接互連鏈路或多點總線蛻化的直接互連;當需要并發(fā)的多個高速數(shù)據(jù)流、路徑需要動態(tài)變化或需要擴展性，可以采用高性能分組交換網(wǎng)絡互連;如果DSP不具有網(wǎng)絡接口或網(wǎng)絡為非標準，則需要橋接器件。語音、定時特性明顯的中小數(shù)據(jù)量傳輸可以采用McASP、TDM、McBSP等同步串行總線;對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)可以采用FE、GE的標準網(wǎng)絡。

　　在配置、控制和管理數(shù)據(jù)平面，對低速數(shù)據(jù)可以采用串行總線如UART、I2C、CAN、UART擴展的RS485等;對于高速傳輸可以采用主從并行總線如PCI、HPI、DSI、UTOPIA等，或采用FE/GE、PCIe、sRIO等網(wǎng)絡互連技術;如果需要通過外部以太網(wǎng)管理系統(tǒng)內(nèi)部則需要使用FE、GE等通用網(wǎng)絡技術。

　　對于系統(tǒng)的整體互連拓撲，當整體算法鏈路固定且主要為順序傳遞或逐級分解/匯聚或DSP數(shù)量較少時，可以采用兩DSP間點—點直接互連組成的鏈/環(huán)式、樹/星型、二/三維規(guī)則拓撲、Mesh等拓撲結(jié)構;當需要中、低性能的多DSP間相互傳輸，可以采用多點總線、FPGA星型、FE/GE的星型網(wǎng)絡拓撲;當需要較多DSP間的高性能互連、算法靈活或需要性能與規(guī)模的線性擴展時，可以使用FPGA或分組交換網(wǎng)絡形成的星型拓撲。

　　結(jié)語

　　現(xiàn)代高性能多DSP并行DSP系統(tǒng)一般將采用分平面的混合互連與傳輸技術。高性能多DSP的互連和數(shù)據(jù)傳輸將主要是基于低壓差分SerDes的全雙工互連和分組數(shù)據(jù)傳輸。當DSP數(shù)量較少時系統(tǒng)級互連將以DSP間的直接互連為主，當DSP數(shù)量較多時將以交換機及交換網(wǎng)絡為中心。多DSP互連的整體發(fā)展趨勢是從局部的差異化互連→全局統(tǒng)一的網(wǎng)絡互連;從直接互連/傳輸→通過中介的間接傳輸→通過互連網(wǎng)絡的間接傳輸;從非標準互連→標準互連;從通用以太網(wǎng)→面向信號處理優(yōu)化的高性能嵌入互連網(wǎng)絡sRIO。

　　參考文獻:

　　[1] 王新宏,陳航,李志舜.多處理器信號處理系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡研究[J].計算機工程,2001(9):79-80

　　[2] 任驪平,陳王騫.多DSP系統(tǒng)互連方案分析[J].電子技術應用,2002(4):50-52

　　[3] 孫莉,吳順君,蘇濤. DSP并行系統(tǒng)設計方法研究[J].計算機應用研究.2002(9):68-70

　　[4] 謝民,高梅國,劉國滿.DSP互連技術的發(fā)展[J].電子產(chǎn)品世界.2004(1):56-58

　　[5] 杜金榜,鐘小鵬,王躍科.多DSP并行處理系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J].計算機測量與控制.2006.14(5):658-660