基于多互联网络的并行信号处理系统

### 基于多互联网络的并行信号处理系统 #### 概述 随着现代信息技术的发展，特别是雷达、声纳等领域的应用需求不断提高，实时信号处理对于计算速度的要求也越来越高。传统的单处理器系统已难以满足大数据量处理的需求，因此，采用多处理器并行处理架构成为了必然选择。本文介绍了一种基于TMS320C641X数字信号处理器（DSP）的并行处理系统设计方案，旨在解决并行处理中通信开销这一关键瓶颈问题。 #### TMS320C641X DSP简介 TMS320C641X是德州仪器（TI）推出的一款高性能数字信号处理器，它继承了前代C62X/C67X DSP的成功经验，并在此基础上进行了多项优化升级，包括采用了新的VelociTI 1.2指令集和更高的时钟频率。这些改进使得C641X DSP成为当时市场上性能最强的通用可编程DSP之一。例如，C641X产品的时钟频率最高可达720MHz，峰值处理速度达到5760MIPS；而时钟频率高达1GHz的C641XT系列DSP的处理速度更是达到了8000MIPS。此外，C641X还配备了强大的通信接口，如EMIF接口、MCBSP接口以及HPI/PCI接口等，能够方便地与其他外围设备和存储器进行连接。 #### 并行系统硬件设计 本系统采用模块化设计思路，主要包括一个CPCI标准的单板计算机（主控单元）和多个信号处理板。这样的设计不仅提升了系统的可扩展性，同时也便于维护和升级。具体来说，信号处理板上包含了六个处理节点，每个处理节点配备了一片TMS320C6416 DSP。此外，每个处理节点还拥有16MB×16bit SDRAM和256KB×16bit Flash作为外部存储器。值得注意的是，每两个处理节点会与一片FPGA（如Xilinx VirtexII XC2V1000）组成一个信号处理节点组，其中FPGA负责管理两个信号处理节点的数据传输和预处理工作。 #### 多互联网络的设计与实现 为了进一步提高系统的整体性能，本文设计了包含PCI总线、串口和包交换网络在内的多种互联网络。这种多网络并行的架构实现了输入、输出、控制等多种数据流的分离传输，确保了数据在最适合的网络上传输，从而有效提升了传输效率。具体而言： 1. **PCI总线**：用于连接主控单元与信号处理板，支持高速数据传输，适用于大量数据的交换。 2. **串行通信接口**：用于简单的数据传输任务，例如配置参数的发送接收。 3. **包交换网络**：这是一种更为灵活的数据传输方式，适用于复杂的数据流管理和传输任务，能够实现更高效的资源调度和利用。 通过上述多种互联网络的合理组合使用，不仅实现了高性能DSP与高性能互联网络的有效集成，而且显著提高了整个并行处理系统的性能和可靠性。 #### 结论 本文提出的一种基于TMS320C641X DSP的并行处理系统，通过采用模块化设计思想和多种互联网络的高效组合，有效解决了并行处理系统中的通信瓶颈问题。这种设计方案不仅具有较高的通用性和扩展能力，而且能够显著提升系统的整体性能，对于满足实时信号处理领域日益增长的需求具有重要意义。