基于Tilera多核處理器的圖像并行處理平臺(tái)設(shè)計(jì).pdf

1、在航天領(lǐng)域，相機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步使得星上產(chǎn)生的各類(lèi)型數(shù)據(jù)量越發(fā)龐大，這也對(duì)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的性能提出了更為苛刻的要求。單核處理器因生產(chǎn)工藝、架構(gòu)及功耗等各方面的限制，僅依靠提升主頻難以再大幅提升性能，而利用內(nèi)核個(gè)數(shù)來(lái)彌補(bǔ)性能不足的多核處理器漸漸走進(jìn)人們的視野，開(kāi)始引領(lǐng)高性能處理器的主流市場(chǎng)。然而，當(dāng)內(nèi)核超過(guò)一定的數(shù)量后，并行程序很難編寫(xiě)，無(wú)論在并行度還是內(nèi)存調(diào)度上，都會(huì)遇到很多的問(wèn)題，因此，程序能否并行是多核處理器發(fā)展的關(guān)鍵所在。
　　

2、針對(duì)上述問(wèn)題，本文主要研究了在多核平臺(tái)上保證通用性的前提下，如何高度并行地對(duì)圖像處理算法程序進(jìn)行運(yùn)算，并搭建了針對(duì)JPEG2000及JPEG-LS解壓縮算法完成特定需求的并行處理系統(tǒng)。本文所實(shí)現(xiàn)的并行處理系統(tǒng)主要包含三個(gè)模塊：通信模塊，內(nèi)存管理模塊，存儲(chǔ)模塊。其中，通信模塊通過(guò)萬(wàn)兆光纖與8通道PCIE完成了平臺(tái)內(nèi)外部數(shù)據(jù)交換的功能；內(nèi)存管理模塊通過(guò)多線(xiàn)程以及設(shè)置鏈表機(jī)制完成了對(duì)平臺(tái)內(nèi)外部數(shù)據(jù)分配的功能；存儲(chǔ)模塊通過(guò)SSD固態(tài)硬盤(pán)完成了平

3、臺(tái)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。為保證本系統(tǒng)的高度并行，所做設(shè)計(jì)如下：
　　(1)采取多線(xiàn)程作為數(shù)據(jù)并行處理方式。本系統(tǒng)將多個(gè)解碼線(xiàn)程分配至不同的內(nèi)核中，這種設(shè)計(jì)使得內(nèi)核在獨(dú)立解碼的同時(shí)，可以更加方便的進(jìn)行核間通信。
　　(2)采取鏈表的機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)分配。本系統(tǒng)維護(hù)了多條記錄碼流與恢復(fù)圖像信息的鏈表，解碼內(nèi)核可從鏈表中提取碼流數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并將恢復(fù)圖像數(shù)據(jù)記錄入鏈表中。這種設(shè)計(jì)對(duì)平臺(tái)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的調(diào)度，最大限度的保證每一個(gè)內(nèi)核連續(xù)

4、解碼而不出現(xiàn)空閑等待的狀態(tài)，大大提高了系統(tǒng)的并行效率。
　　(3)采用針對(duì)實(shí)際需求而設(shè)計(jì)的通信協(xié)議。本系統(tǒng)針對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，在傳輸有效數(shù)據(jù)前，發(fā)送固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中含有有效數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，接收端根據(jù)該數(shù)據(jù)包做出相應(yīng)的接收準(zhǔn)備。這種協(xié)議設(shè)計(jì)可以完全利用萬(wàn)兆光纖網(wǎng)絡(luò)與PCIE通道有效的硬件資源，明顯提高了系統(tǒng)的通信速率。
　　(4)采取二級(jí)緩存機(jī)制接收數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)將內(nèi)存進(jìn)行分級(jí)，一級(jí)內(nèi)存通過(guò)不斷的更新連續(xù)接收外部數(shù)