多核心處理機模擬平臺設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著飛行器智能化和信息化水平的不斷提高,飛行控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜,對嵌入式系統(tǒng)的處理能力、工作溫度范圍、抗輻照能力、功耗、浮點運算精度、可靠性、穩(wěn)定性提出了更高要求。在彈載、箭載計算機系統(tǒng)需要處理大量實時性要求很高的任務(wù),摩爾定律預(yù)示著芯片的集成度正在達(dá)到極限,單一處理器體系結(jié)構(gòu)不能大幅度提高計算機整體性能,因為缺少隱式并行化以及存在數(shù)據(jù)通道及內(nèi)存方面的瓶頸,因此研究高性能嵌入式多核心處理器對我國航空航天事業(yè)發(fā)展具有重大意義。在此背景

2、下,為了研究適用于飛行器控制系統(tǒng)和衛(wèi)星信息處理等嵌入式場合的基于SPARCV8結(jié)構(gòu)SOC的芯片級高性能并行計算平臺,也需要對航天專用并行軟件數(shù)學(xué)庫進行設(shè)計,重點解決應(yīng)用科學(xué)計算中的常用串行算法的并行化實現(xiàn)。為了解決前期算法設(shè)計中沒有硬件開發(fā)平臺這一關(guān)鍵問題,作者設(shè)計一套可以模擬基于SPARCV8架構(gòu)的、內(nèi)部為SMP結(jié)構(gòu)的嵌入式多核心處理器的模擬平臺,并詳細(xì)描述了多核心模擬平臺的實現(xiàn)方法。為了解決航天專用并行軟件數(shù)學(xué)庫的部分設(shè)計工作,作者

3、找出了對航天專用并行計算中常遇到的三種科學(xué)計算問題:海量數(shù)據(jù)排序、高階矩陣相乘、圖論問題,并給出了這三種單核心算法在多核心模擬平臺上的并行化方法,并最終在模擬平臺上實現(xiàn)。作者又針對每種算法進行了兩個實例測試,收集到了大量實驗數(shù)據(jù),在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,作者繪制了大量圖表,然后基于多核心模擬平臺對各種算法進行分析,重點分析了加速度和總開銷這兩個指標(biāo),通過分析指出了各種并行算法的優(yōu)勢:執(zhí)行時間大大縮短,具有很高的加速度。同時也指出了影響算法性