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并行化信號處理解決方案

2018-07-09


鑒于目前信號處理運算任務日益加重,系統規模越來越大,性能越來越高,算法越來越復雜,另外科研周期大大縮短,型號平臺升級換代較快。而軟件開發人員基本還在使用傳統的第三代C語言類的開發工具,自動化程度低,人工的工作量大,另外平臺升級換代需要向新平臺移植時程序的改動量很大,進而導致移植性較差。同時對信號處理系統的體積、重量都有很高的要求,如何提升程序性能以及最大限度利用有限的硬件資源,對程序計算性能要求也特別高,目前軟件人員大量時間花費在了程序性能優化上。在這種大背景下,亟需引入國際軍工領域的先進的信號處理軟件開發工具GEDAE。

 GEDAE是一款面對多核和多處理器開發的全新的并行編譯及編程工具。具備獨立的編碼、仿真、編譯、調試、分析顯示功能,可以方便直觀地對系統的處理器和存儲資源進行分配,具有良好的硬件兼容性,可以支持飛思卡爾 POWER PC、Intel處理器、IBM CELL BE處理器、TI DSP、ARM、英偉達GPU等眾多處理器\CPU\GPU。一次編程,多次使用,移植能力強,大大提高硬件資源利用效率,降低軟件開發人員工作難度。其獨創的第四代編程語言Idea及編譯器,大大提高了軟件開發自動化和并行化,提高了應用程序的執行效率和移植能力,支持的嵌入式操作系統主要包括VxWorks, Linux, Sys/BIOS等。 

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


可視化建模

GEDAE是一種模型驅動的開發工具,支持可視化建模環境設計,通過提供具備并行描述能力的圖形化建模語言Idea及dataflow,為系統應用提供可視化建模視圖環境;支持可視化模型的互聯規則檢查、拓撲結構分析等功能。

用戶可以使用Idea語言或者dataflow語言進行可視化建模設計,所建的模型可以稱之為SWM。SWM是整個模型驅動開發過程的核心資產。

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

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多核多處理器的模型分割與映射

GEDAE開發環境支持開發者依據目標處理平臺硬件組成及拓撲架構,對可視化軟件模型的數據和任務進行細粒度分解分組;通過partition 和map partition分割映射工具,將細粒度的數據和任務分配到目標處理平臺各硬件模塊、各處理器核上。

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可視化模型編譯與代碼自動生成

GEDAE的GEDAE Compiler并行編譯器可以完成對系統可視化模型的編譯,生成面向目標處理平臺的C代碼,生成的全部C代碼可以被目標處理平臺的工具鏈正確編譯、鏈接、調試和正確執行。GEDAE的編譯器通過了美軍軟件成熟度等級TRL9標準,為成熟產品。


運行時狀態跟蹤與性能分析

GEDAE的Trace跟蹤功能可以完成可執行代碼運行時的數據輸入輸出、處理等狀態的跟蹤,以及對各功能函數的運算性能分析。

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運行時系統調試分析

GEDAE的Probe探針功能可以完成可執行代碼運行時的各功能模塊間的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dataflow語言寫成的可視化模型,結合用戶指定的設置(主要包括分割和映射),轉換成具備并行計算能力的應用程序。

l  高效的上下文切換時間

l   消除死鎖和競爭條件

l   編譯器成熟度達到 TRL 9

l   在編譯時間優化計劃內存使用

ü   避免不必要的動態分配

ü   預先計劃的內存管理,最大限度地減少數據和代碼的占用空間

l   優化使用IPC ,以最大限度地提高并發

ü   自動多緩沖效率的DMA

ü   并發控制的自動最佳位置

ü   自動實施數據和代碼緩存管理

ü   優化代碼和數據局部性

l   高速緩存和內存層次結構的優化利用

ü   優化代碼和數據局部性


支持的平臺及架構

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

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