[发明专利]一种基于Navigator的多核嵌入式DSP并行编程模型实现方法

说明书

技术领域

    本发明涉及多核嵌入式系统的并行编程领域，具体是一种基于Navigator的多核嵌入式DSP并行编程模型实现方法。

背景技术

随着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式处理需求也在快速增长，在集成电路技术飞速发展的今天，多核技术在嵌入式系统中的应用已经越来越广泛。在嵌入式系统中使用多处理器共同协作完成任务，能够实现系统的多任务调度和实时性等，具有重要的意义。而多核嵌入式系统也已经成为当前主要的计算平台，无论桌面应用、移动应用、服务器还是专用嵌入式平台都采用多核结构。

当前随着多核技术的主流化，对并行计算体系结构、并行算法、并行编程模型以及并行应用都产生了重要的影响。在多核嵌入式系统中，传统的基于单线程的程序设计方法显然无法充分利用多核CPU的计算能力，必须以并行计算的思维方式来设计算法，将多核嵌入式平台的硬件优势和并行程序设计方法结合起来，获得更高的程序性能。因此，如何有效的将并行编程模型和嵌入式多核处理器结合在一起，是如今发展和研究的重点和热点问题之一。也就是说，找到一种能够结合并行编程模型和嵌入式多核处理器的实现方法是十分必要的。

申请号为CN201010124991.6的发明专利公开了一种面向众核环境的分治映射/归约并行编程模型。该发明通过分治映射/归约并行编程模型、主存复用以及流水线执行技术等，完成对海量数据的分块处理，优化众核环境的资源使用。但是该发明主要是针对多处理器的应用，并没有详细说明在单处理上如何对多核进行调度，同时没有说明多处理间所使用的通信机制。

申请号为CN201010166248.7的发明专利公开了以一种针对嵌入式多核系统的视频编码流水化并行方法。该发明根据节点运算量和节点间的依赖关系，选择处理器负载均衡、核间通信量少的流水并行划分方案，根据该方案，对任务节点进行对象化封装，映射到相应的处理器核上，实现流水化并行执行。但是该发明只是针对基于多核系统的流水线并行，并没有采用并行编程模型，仅仅使用了多核作为任务节点，并没有充分利用嵌入式多核处理器中的多种硬件资源。

因此，本发明提出了一种充分利用多核嵌入式DSP中硬件资源实现并行编程模型的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Navigator的多核嵌入式DSP并行编程模型实现方法，通过使用嵌入式处理器上的软件组件Navigator，充分利用其各种硬件资源，实现并行编程模型。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于Navigator的多核嵌入式DSP并行方法，包括以下内容：

1）TI推出的KeyStone架构中包含软件组件Multicore Navigator，通过该组件实现设备构件间的数据管理以及同步通信。

Multicore Navigator（简称Navigator）是一种硬件机制，帮助实现数据的移动和多核间的协同工作。主要提供核间、网络间以及外设间的通信，包括数据和消息交换，发送消息后，不再处理与该消息相关的操作，也就是说在发送消息后，发送方不管消息是否已经被接收。简单的说，就是只需要载入数据，其余操作都由系统负责完成，无需CPU的干预。Navigator主要由Queue Manager Subsystem（QMSS）和多个Packet DMA（PKTDMA）组成。

Queue Manager是一个负责对队列进行加速管理的一个硬件模块。其中包括8192个队列、20个内存区域和2个Linking RAM，不同的队列号用途不一样。通过向模块中一个特定的被映射的位置写入32位的描述符（Descriptor）地址，可以将一个包（一个描述符和负载的逻辑组合）加入队列中。相反地，从此队列的相同位置读值，则可以完成包出队。

描述符（Descriptor）是在核间移动的带有信息和数据的消息。描述符有两种类型，宿主（Host）描述符和整体（Monolithic）描述符。宿主描述符更加灵活，描述符的长度即为所有负载的和，带有一个指针指向负载，可以多个宿主描述符链接使用。而整体描述符没有宿主描述符灵活，本身不能链接其他描述符，所有的负载缓冲大小相同，这样在具体的使用过程中易于造成内存空间的浪费。