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<?xml version="1.0" encoding="gb2312"?><!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"><html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"><head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312"/><title>DSP編程和多個DSP并行處理（轉載） jacobw </title></head><body><center><h1>BBS 水木清華站∶精華區</h1></center><a name="top"></a>發信人: sunno (民工★節網失敗ing), 信區: Embedded <br />標 題: [范文][嵌入式系統]DSP編程和多個DSP并行處理 （轉載 <br />發信站: BBS 水木清華站 (Sat Apr 15 14:33:10 2000) <br /> <br />【 本文轉載自New_board版 】 <br />【 原文由MONET (笑面佛)發表 】 <br /> <br />發信人: camera (RedSnow), 信區: Circuit <br />標 題: DSP編程和多個DSP并行處理 <br />發信站: BBS 水木清華站 (Thu Oct 9 01:44:24 1997) <br /> <br /> <br /> 一、DSP程序開發 <br /> <br /> 為了使DSP有效運行、必須要用能充分考慮DSP內部并 <br />行性的匯編語言進行編制DSP程序。前面提到，美國TI公 <br />司的DSP推銷員說DSP編程容易，實際上他是指DSP的匯編語 <br />言相對于計算機的匯編語言而言，比較容易一些，因為沒 <br />有像計算機匯編語言那樣復雜。但是，對于習慣用高級語 <br />言編程的用戶，利用DSP匯編語言編程還是有困難的。因 <br />為，匯編語言是面向機器的程序設計語言，它是一種把機 <br />器語言（機器指令碼）符號化的低級程序設計語言。使用 <br />計算機匯編語言的用戶一定要熟悉機器硬件結構和指令系 <br />統；使用DSP匯編語言的用戶一定要熟悉DSP芯片內部結構 <br />和指令系統，這對于DSP用戶來說也實非容易的事情。 <br /> <br /> 從發展DSP應用角度觀察，應該有相當規模的DSP開發 <br />應用隊伍，這個隊伍的成員應該掌握使用匯編語言Assemb <br />lyLanguage編程基本功，才能開發出高效率的DSP應用程 <br />序。特別是在利用多個DSP芯片開展并行處理應用時，具有 <br />這種編程基本功底是絕對必要的。甚至，在某些專業應用 <br />領域，諸如，日本簡易便攜電話PHS、磁盤驅動器里的控 <br />制系統等，可能僅有一塊DSP芯片，供編程的空間很小，需 <br />要用DSP指令編寫高效率精干的小程序。因為，利用匯編 <br />語言編制應用程序，DSP還需要一種匯編程序Assembler通 <br />過代真把源程序中各個符號轉換成DSP可執行的指令代碼。 <br />Assembler也要占用DSP的有限存儲空間。前文提及的正確 <br />理解DSP，實際上也包括這一層含義。也就是說，不對DSP <br />的性能和結構有透澈地了解，很難推廣DSP應用。 <br /> <br /> 從DSP編程角度觀察，需要重視以下兩點：首先，DSP <br />處理任務的執行時間要給予重視，其次，C語言及其編譯 <br />程序Compiler支持工具也很重要。這是日本武藏工業大學 <br />的學者曾禰元隆等研究DSP應用的重要心得體會，對于推廣 <br />DSP應用具有重要意義。 <br /> <br /> 現在，美國TI公司盡管已提供軟件支持工具，但是， <br />對于并行執令還有一定的困難。如今美國、墨西哥和日本 <br />武藏工業大學等，正在積極地開發更好用的編譯程序，除 <br />了特殊指令以外，已經可以實現自動翻譯。日本武藏工業 <br />大學的DSP研究與開發狀況如下：對于TI公司的DSP系列產 <br />品中的C40和C3X的新編譯程序已基本上開發出來，對于其 <br />他的DSP用的軟件工具正在加緊研究與開發之中。 <br /> <br /> 二、多個DSP并行處理 <br /> <br /> 隨著數字信號處理器DSP芯片逐年增多和芯片價格的 <br />降低，多個DSP芯片并行處理的實用化研究，成為近年來DS <br />P研究熱點之一。提起多個DSP并行處理，使人們很快聯想 <br />到跨入九十年代的超級并行處理MPP（MassivelyParalleP <br />rocessing）巨型機熱潮。這類機器一上市，宣稱具備三 <br />大特點： <br /> <br /> 〈1〉高性能—MPP巨型機的峰值處理性能可以理解為 <br />單個微處理器的性能與系統內容納的微處理器總個數的乘 <br />積，系統里鏈接的MPU個數愈多，則峰值處理速度愈高； <br /> <br /> 〈2〉伸縮性—系統伸縮性包含多種含義，系統性能 <br />、系統通信帶寬等都與系統內鏈接的微處理器個數成線性 <br />增長關系，系統規模可大可小，表現出良好的可伸縮性； <br /> <br /> 〈3〉高性能／價格比—無論CISC還是RISC微處理器M <br />PU都是工業化大生產的標準產品，構筑成MPP巨型機，其 <br />性能可同向量機媲美，而價格僅為向量巨型機的1／10甚至 <br />更低，堪稱是高性能／價格比。 <br /> <br /> 九十年代初期的MPP巨型機，由于技術不夠成熟，特 <br />別是編譯系統不成熟，導至MPP巨型機實際有效性能僅為其 <br />峰值處理速度的1／10以下。早期的MPP巨型機廠家，如象 <br />赫赫有名的美國TMC公司、KSR（KendallSquareResearch <br />）公司都先后倒閉，美國著名的小巨型機廠家Convex公司 <br />已被HP公司并購。但是，這些有創見的小公司開發的先進 <br />技術，依然存在并經過不斷改進正被發揚光大。例如，有 <br />關的“超級計算機更高無盡頭”報道，MPP巨型機的峰值處 <br />理速度已超過1TFLOPS，正向100TFLOPS沖刺。 <br /> <br /> 現在，對于超級并行處理MPP技術已歷經多年探索研 <br />究，正開始走出搖籃期向成熟化方向邁進。據日本京都大 <br />學工學部教授富田真治分析，MPP技術走向成熟，將需在以 <br />下5方面取得突破性進展：〈1〉并行處理語言、調試程序 <br />和軟件工具，要求實現標準化；〈2〉需要加強應用研究 <br />，掌握和理解大規模應用程序，要對并行處理程序的處理 <br />類型分類，需要有基準測試程序評價；〈3〉研究MPP巨型 <br />機的單元處理器的體系結構，優化出單元處理器結構；〈4 <br />〉共享存儲器結構和消息傳送結構有待進一步研究，大規 <br />模共享存儲器系統里，緩存控制采取登錄方式可能會有大 <br />發展；〈5〉高速互連網絡和同步結構是MPP系統的重要組 <br />成部分，有待進一步研究和發展。美國NII構想的核心部 <br />分HPCC計劃已接近尾聲，日本與美國HPCC對抗的計劃Manda <br />la正在實施，將必然要對上述MPP關鍵性技術取得突破性 <br />進展。 <br /> <br /> 在這樣的背景下，國際上出現多個DSP并行處理研究 <br />與開發熱點，顯然是緊密相關的。因為，把MPP系統與現在 <br />研究的多個DSP并行處理系統兩相對照（參閱圖1所示的多 <br />個DSP網絡拓撲結構），不難發現MPP系統和多個DSP并行 <br />處理系統極為相擬。現在之所以稱圖1所示的系統為多個DS <br />P并行處理系統，是因為網絡結點上的處理器是數字信號 <br />處理器DSP。假若標明處理器是復雜指令集計算機CISC型或 <br />精簡指令集計算機RISC型微處理器MPU，則該系統就是超 <br />級并行處理巨型機系統。因此，現在出現的多個DSP網絡拓 <br />撲結構或者多個DSP并行處理系統并不是新東西，而是現 <br />代MPP技術向數字信號處理領域擴散的結果。現代科學技術 <br />高度綜合發展的今天，各種科學技術相互交叉和滲透，MP <br />P技術擴展到數字信號處理領域也是很自然的。 <br /> <br /> 歐美各工業發達國家已把DSP并行處理系統中結點處 <br />理器個數擴展到128個，試圖獲得更高的信號處理速度。日 <br />本武藏工業大學現已研制出幾種DSP網絡，例如，C25 16 <br />、C40 32和86220 16等，實現高速運算。據該大學的DS <br />P研究與開發實踐發明，利用多個DSP執行大規模處理任務 <br />時，各DSP之間交換數據實現數據通信和對各DSP均衡地分 <br />配處理任務，都是重要的研究課題。這個問題不解決，盡 <br />管網絡里有多個DSP結點，也是不能充分發揮各結點DSP作 <br />用和實現高速處理。連接DSP的網絡拓撲結構是多種多樣 <br />，最簡單的連接方式是總線結構，其它，像超立方體連接 <br />、樹狀連接和環狀連接等等，都各有其特點，也只能根據 <br />應用問題的類型選擇相應的連接機構。特別是多個DSP并行 <br />處理系統的管理也是個難題，為此需要考慮內置操作系統 <br />OS功能的管理電路，用于母板，路由器和仲裁器等管理。 <br /> <br /> <br /> 從日本高等學校研究與開發多個DSP并行處理系統中 <br />所遇到技術問題，可以看到問題的性質和在MPP系統里的問 <br />題在本質上是一樣的，只是因為目前系統規模還不大，問 <br />題不那么突出罷了。不難想像隨著DSP網絡拓撲結構規模 <br />的擴大，必然要借鑒更多的MPP新技術。無疑，也必須要研 <br />究DSP并行處理語言和編譯程序以及調試軟件工具；需要 <br />掌握和理解DSP大規模應用程序；需要研究適合多個DSP并 <br />行處理系統中的結點DSP的體系結構，優化出DSP結構；對 <br />于共享存儲器結構，消息傳送結構以及DSP互連網絡結構， <br />都將需要進行深入研究。難怪，日本武藏工業大學電力信 <br />息研究室的教授曾彌元隆一再大聲疾呼，要正確地理解DS <br />P功能，將其用于控制和實時計算，巨型實時計算，要考 <br />慮研制出經得住國際競爭的系統產品。他還著重指出，多D <br />SP網絡是國際上近一兩年出現的新研究熱點，值得注意的 <br />是國際上已把多DSP的網絡系統用于VR和CG等領域，日本 <br />應該在這方面有所作為。 <br /> <br /> 三、瞄準CG和VR <br /> <br /> 所謂計算機圖像學CG（ComputerGraphics）是研究用 <br />計算機處理圖形信息，或者是研究處理人和計算機之間圖 <br />形通信等有關的理論和技術叫作計算機圖像學CG。眾所周 <br />知，傳統的方法把要求計算機處理的問題輸入到計算機和 <br />獲取計算機處理的結果，都采用字母和數碼形式。但是， <br />在日常工作、學習和生活中，人們習慣于和圖表、圖形打 <br />交道，因為這類表達方式直觀且方便。隨著計算機科學技 <br />術的進步，出現圖形輸入／輸出設備及其相應的圖形處理 <br />軟件，這也為計算機圖形學CG奠定了物質基礎。現代計算 <br />機圖形學包括圖形的輸入、圖形的生成，圖形在機器里的 <br />表示，圖形的操作處理以及人機交互圖形通信等諸多內容 <br />。 <br /> <br /> 另一方面，美國VPIResearch公司提出虛擬現實VR（V <br />irtualReality）新技術術語并且向市場推出VR系統產品R <br />B2，把數據手套（DataGlove）作為人機接口，頭盈式顯 <br />示器HMD（HeadMountdeDisplay）后來也作為VR系統的配套 <br />輸出設備。VR系統現在也稱為人工現實系統AR（Artifici <br />alReali?? 快捷鍵說明
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