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并行化信号處理解決方案

2021-01-20


鑒于(yú)目前信号處理運算任務日益加重,系統規模越來(lái)越大(dà),性能越來(lái)越高,算法越來(lái)越複雜,另外科研周期大(dà)大(dà)縮短,型号平台升級換代較快。而(ér)軟件開發人(rén)員基本還在(zài)使用傳統的(de)第三代C語言類的(de)開發工具,自動化程度低,人(rén)工的(de)工作量大(dà),另外平台升級換代需要(yào / yāo)向新平台移植時(shí)程序的(de)改動量很大(dà),進而(ér)導緻移植性較差。同時(shí)對信号處理系統的(de)體積、重量都有很高的(de)要(yào / yāo)求,如何提升程序性能以(yǐ)及最大(dà)限度利用有限的(de)硬件資源,對程序計算性能要(yào / yāo)求也(yě)特别高,目前軟件人(rén)員大(dà)量時(shí)間花費在(zài)了(le/liǎo)程序性能優化上(shàng)。在(zài)這(zhè)種大(dà)背景下,亟需引入國(guó)際軍工領域的(de)先進的(de)信号處理軟件開發工具GEDAE。

 GEDAE是(shì)一(yī / yì /yí)款面對多核和(hé / huò)多處理器開發的(de)全新的(de)并行編譯及編程工具。具備獨立的(de)編碼、仿真、編譯、調試、分析顯示功能,可以(yǐ)方便直觀地(dì / de)對系統的(de)處理器和(hé / huò)存儲資源進行分配,具有良好的(de)硬件兼容性,可以(yǐ)支持飛思卡爾 POWER PC、Intel處理器、IBM CELL BE處理器、TI DSP、ARM、英偉達GPU等衆多處理器\CPU\GPU。一(yī / yì /yí)次編程,多次使用,移植能力強,大(dà)大(dà)提高硬件資源利用效率,降低軟件開發人(rén)員工作難度。其獨創的(de)第四代編程語言Idea及編譯器,大(dà)大(dà)提高了(le/liǎo)軟件開發自動化和(hé / huò)并行化,提高了(le/liǎo)應用程序的(de)執行效率和(hé / huò)移植能力,支持的(de)嵌入式操作系統主要(yào / yāo)包括VxWorks, Linux, Sys/BIOS等。 

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用獨創的(de)Idea并行語言開發相應的(de)應用程序模塊,然後建立由并行語言模塊組成的(de)可視化的(de)工程流圖(也(yě)即可視化軟件模型),利用實施策略設置工具對并行編譯器進行設置,編譯後得到(dào)并行的(de)C代碼。然後把生成的(de)C代碼利用芯片廠商提供的(de)工具鏈生成可執行文件。


可視化建模

GEDAE是(shì)一(yī / yì /yí)種模型驅動的(de)開發工具,支持可視化建模環境設計,通過提供具備并行描述能力的(de)圖形化建模語言Idea及dataflow,爲(wéi / wèi)系統應用提供可視化建模視圖環境;支持可視化模型的(de)互聯規則檢查、拓撲結構分析等功能。

用戶可以(yǐ)使用Idea語言或者dataflow語言進行可視化建模設計,所建的(de)模型可以(yǐ)稱之(zhī)爲(wéi / wèi)SWM。SWM是(shì)整個(gè)模型驅動開發過程的(de)核心資産。

GEDAE會對可視化模型進行語法檢查、互聯規則檢查和(hé / huò)拓補結構分析,如果模型中有錯誤會進行報錯。

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多核多處理器的(de)模型分割與映射

GEDAE開發環境支持開發者依據目标處理平台硬件組成及拓撲架構,對可視化軟件模型的(de)數據和(hé / huò)任務進行細粒度分解分組;通過partition 和(hé / huò)map partition分割映射工具,将細粒度的(de)數據和(hé / huò)任務分配到(dào)目标處理平台各硬件模塊、各處理器核上(shàng)。

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可視化模型編譯與代碼自動生成

GEDAE的(de)GEDAE Compiler并行編譯器可以(yǐ)完成對系統可視化模型的(de)編譯,生成面向目标處理平台的(de)C代碼,生成的(de)全部C代碼可以(yǐ)被目标處理平台的(de)工具鏈正确編譯、鏈接、調試和(hé / huò)正确執行。GEDAE的(de)編譯器通過了(le/liǎo)美軍軟件成熟度等級TRL9标準,爲(wéi / wèi)成熟産品。


運行時(shí)狀态跟蹤與性能分析

GEDAE的(de)Trace跟蹤功能可以(yǐ)完成可執行代碼運行時(shí)的(de)數據輸入輸出(chū)、處理等狀态的(de)跟蹤,以(yǐ)及對各功能函數的(de)運算性能分析。

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運行時(shí)系統調試分析

GEDAE的(de)Probe探針功能可以(yǐ)完成可執行代碼運行時(shí)的(de)各功能模塊間的(de)運算結果獲取與顯示。

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GEDAE并行編譯器

GEDAE編譯器把Idea和(hé / huò)dataflow語言寫成的(de)可視化模型,結合用戶指定的(de)設置(主要(yào / yāo)包括分割和(hé / huò)映射),轉換成具備并行計算能力的(de)應用程序。

l  高效的(de)上(shàng)下文切換時(shí)間

l   消除死鎖和(hé / huò)競争條件

l   編譯器成熟度達到(dào) TRL 9

l   在(zài)編譯時(shí)間優化計劃内存使用

ü   避免不(bù)必要(yào / yāo)的(de)動态分配

ü   預先計劃的(de)内存管理,最大(dà)限度地(dì / de)減少數據和(hé / huò)代碼的(de)占用空間

l   優化使用IPC ,以(yǐ)最大(dà)限度地(dì / de)提高并發

ü   自動多緩沖效率的(de)DMA

ü   并發控制的(de)自動最佳位置

ü   自動實施數據和(hé / huò)代碼緩存管理

ü   優化代碼和(hé / huò)數據局部性

l   高速緩存和(hé / huò)内存層次結構的(de)優化利用

ü   優化代碼和(hé / huò)數據局部性


支持的(de)平台及架構

支持主流廠商的(de)多核CPU、POWER PC、DSP、GPU等。已經支持的(de)廠商有英特爾、IBM、飛思卡爾、德州儀器、ADI、英偉達等衆多知名廠商。支持TI 6678 DSP,支持VPX和(hé / huò)Cluster架構,支持TCP/IP、Rapid IO、PCI-E等接口。

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