Синтез открытой масштабируемой архитектуры многопроцессорной системы цифровой обработки сигналов

• Автор: Першин, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ВОПРОСОВ СИНТЕЗА АРХИТЕКТУРЫ МНОГОПРОЦЕССОРНОЙ СЦОС

1.1. Анализ основных тенденции развития бортовых вычислительных систем и

комплексов зарубежных летательных аппаратов.

1.2. Анализ архитектур существующих и перспективных зарубежных

специализированных ВС.

1.3. Анализ архитектур модулей цифровой обработки сигналов, применяемых в

зарубежных вычислительных средствах.

2. СИНТЕЗ АРХИТЕКТУРЫ МНОГОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

2.1. Анализ основных задач, решаемых при синтезе архитектуры многопроцессорной СЦОС

2.2. Анализ особенностей типовых алгоритмов цифровой обработки сигналов
2.3. Основные характерные особенности архитектуры СЦОС
2.4. Синтез открытой масштабируемой архитектуры СЦОС
2.5. Синтезированные архитектуры базовых модулей ОМА СЦОС.
3. ОПТИМИЗАЦИЯ УКЛАДКИ ГРАФОВ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕГИСТРОВОЙ ПАМЯТИ ЦСП
3.1. Архитектурноструктурная организация памяти вычислительных систем
3.2. Эквивалентное преобразование программ
3.3. Укладки графов программ и модели распределения загрузки регистровой памяти
3.4. Сетевая модель определения эффективной загрузки сверхбыстрой памяти ЦСП
3.5. Задача эффективной загрузки регистровой памяти ЦСП при выполнении
программы группой взаимодействующих процессоров.
4. КОНКРЕТИЗАЦИЯ ПРИНЦИПОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОМА СЦОС И СТРУКТУРЫ ЕЕ БАЗОВЫХ МОДУЛЕЙ В ПРИВЯЗКЕ К ЦСП 1В7.
4.1. Особенности архитектуры отечественного цифрового сигнального процессора 1В7.
4.2. Конкретизация структурной схемы МОС ОМА СЦОС в привязке к архитектуре и характеристикам ЦСП 1В7.
4.3. Конкретизация структурной схемы и принципов функционирования модуля
буфера данных ОМА СЦОС
4.4. Конкретизация принципов функционирования и структурной схемы
многопроцессорной СЦОС, использующей базовые модули на ЦСП 1В7
4.5. Привязка СЦВМ Багетх5 и ЭВМ Прибор к ОМА СЦОС
4.6. Сравнительные характеристики СЦВМ Багст и зарубежных ВС, решающих
аналогичные задачи в современных БРЛС ЛА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Обоснование выбора зарубежного аналога-прототипа для этого процессора и решение основных вопросов его разработки и воспроизводства (данные вопросы выходят за рамки диссертации) были осуществлены автором данной работы. Исходя из выше изложенного, исходная постановка задачи в данной работе формулируется следующим образом: необходим синтез архитектуры многопроцессорной СЦОС как базиса построения унифицированного ряда специализированных вычислительных машин для использования в различных областях техники, в том числе, в перспективных изделиях ВТ. Архитектура должна была обеспечить построение СЦОС с требуемыми техническими характеристиками при минимальной стоимости и сроках разработки изделий. Работы по решению этой задачи в середине -х годов в нашей стране были пионерскими. Цель диссертационной работы. Целью данной диссертационной работы является синтез архитектуры многопроцессорной системы цифровой обработки сигналов и ее составных частей, оптимизированной под задачи изделий ВТ в привязке к отечественному ЦСП 1В7. Основные задачи исследований. СЦОС в привязке к архитектуре и характеристикам отечественного ЦСП 1В7, а также принципов построения и функционирования многопроцессорной СЦОС, использующей базовые модули на ЦСП 1В7. Методы исследований. При разработке методик обеспечения эффективного использования регистровой памяти процессоров для оптимизации программ обработки были использованы сетевые модели и аппарат теории графов. Научнан новизна работы. Разработанные методики обеспечения эффективного использования регистровой памяти процессоров для оптимизации программ обработки. Внедрение результатов диссертационной работы. ОАО «НИИ Приборостроения им. В. В Тихомирова» (ОАО «НИИП»), г. Жуковский; ФГУП «Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники» (ФГУП «ННИИРТ»), г. Нижний Новгород; ФГУП «ЦНИИ «Мор-физприбор» (ОАО «Концерн «Океанприбор»), г. Санкт-Петербург. Внедрение результатов подтверждено соответствующими документами (Приложение Г). Апробация работы. Основные результаты работы докладывались при проведении конференций по цифровой обработке сигналов, в том числе на XVIII научно-технической конференции в НИИП (г. Жуковский, г. НТС Научно-исследовательского института системных исследований РАН, ЦНИИ «Морфизприбор», НИИП, Государственного Рязанского приборного завода и приемочных Комиссий МО РФ при рассмотрении результатов соответствующих НИР и ОКР по созданию унифицированных средств ЦВТ для МО РФ, выполнявшихся в том числе в рамках Межведомственной целевой программы «Интеграция-СВТ». Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано четырнадцать печатных работ и разработано более тридцати научно-технических отчетов и пояснительных записок по НИР и ОКР. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений. Она изложена на 0 страницах основного машинописного текста, страниц занимают приложения, содержит рисунков, 3 таблицы, включает библиографию из наименований. Общий объем диссертации составляет 9 страниц. В первой главе диссертации выполнен анализ архитектур существующих и перспективных зарубежных специализированных вычислительных систем и основных тенденций их развития, а также анализ архитектур модулей цифровой обработки сигналов ряда ведущих зарубежных фирм. Исходные материалы в привязке к началу выполнения работ по синтезу архитектуры многопроцессорной СЦОС - середине -х г. Приложениях А и Б. СЦОС, являющейся открытой масштабируемой архитектурой, инвариантной к типу программируемого ЦСП, поддерживающему крупномасштабный метод распараллеливании процедуры цифровой обработки сигналов, а также результаты синтеза архитектуры базовых функциональных модулей СЦОС ОМА. В третьей главе изложены результаты разработки методов оптимизации укладки графов программ для эффективного использования сверхбыстрой и регистровой памяти процессоров системы при обработке данных. СЦВМ «Багет-» и зарубежных образцов. В заключении изложены основные результаты работы, полученные автором на основе выполненных исследований.