[发明专利]多数据流驱动的信号处理系统确定时序计算方法

说明书

本发明涉及一种多数据流驱动的信号处理系统确定时序计算方法，信号处理系统包括单向级联式计算任务，每个计算任务所关联的每个输入数据流的更新时延为数据等待时延、额外帧时延和后段尾部帧时延余量之和。本发明方法以计算任务前后顺序约束以及时间粒度约束为基本概念，使计算任务的输入数据流时延以及多数据流间的时序关系得以定量描述。由此，对每一计算任务而言，当有多个同步或异步输入数据流时，其时序关系可被严格量化；当有多任务复杂集成时，任何一个任务的输入数据时延可被预测，从而能够为实时信号处理系统的设计提供分析依据。

技术领域

本发明涉及信号处理系统中时序的计算方法，具体地指一种多数据流驱动的信号处理系统确定时序计算方法。

背景技术

实时信号处理系统的外部序贯输入具有严格的确定时序，所述序贯输入即输入数据按时间顺序被划分为批次，每个批次包含一定量的数据。序贯输入具有严格的确定时序，是指每个批次的数据量确定且一致，每个批次数据所对应的时间长度确定且相同。由此，要求实时信号处理系统的输出也具有严格的确定时序，虽然允许输出相对于输入存在确定的时延。

一般地，现代的信号处理算法复杂且计算量大，为运用并行计算技术以满足实时性要求，通常将整个处理系统分解为一系列前后衔接的模块。这里，模块对应于计算任务，模块之间的传递内容是结构化数据。也就是说，计算任务之间传递的是数据流。从时序上看，前面模块完成对数据加工操作后才能将数据传递给后面模块，即后面模块必须等到数据后才能实施其加工操作，这就是所谓的数据驱动。模块的前后级联关系不仅是“一对一”的，而可能是“一对多”或“多对一”的，即从某个模块开始可分叉出多个数据流，又在某个模块上汇聚多个数据流。

实时信号处理系统的内部数据流也要求具有可控的确定时序，否则，无法保障实时信号处理系统的输出具有严格的确定时序。实时信号处理系统被分解为一系列计算任务，某个计算任务的多个数据流之间的时延关系也需要在设计阶段予以明确表达。

实时信号处理系统的核心形态是应用软件，而软件的载体是高性能计算平台。异构多处理器和多核处理器等高性能并行计算平台已被广泛地应用。而且，实际计算平台将会不断的升级或改变。为适应异构处理器以及升级变化的计算平台，实时信号处理系统的设计模型既要体现实际计算资源的限制，又不可仅针对某个具体计算平台。对计算任务的时间粒度上界的描述，便是最恰当的模型化描述。所述时间粒度上界，即计算任务输入数据的刷新周期(可被进一步提炼为任务周期)。任务周期可度量任务规模上界，可在本质上揭示对计算时间资源的需求。

如何将实时信号处理系统分解为一系列计算任务，具有多样性，一般取决于系统设计者对信号处理应用领域的理解与主观把握。所以，对计算任务的模型化描述不应涉及具体的算法，应允许设计者根据其意愿规划计算任务的规模。

输入数据流的数据更新率决定了实时计算任务运转周期，即所述任务周期。由于任务周期与计算任务在某具体计算平台上的实际执行时间无关，因而与计算平台的能力无关。因此，将计算任务时间粒度与任务周期比较进而进行时延度量，是在面向实时信号处理的原始需求基础上，对计算时间性能的高层抽象。

现代信号处理系统的输入是多源的，而每个源输入的数据更新速度可能不同。在总体上，信号处理系统的实时性应关联具有最快更新速率的源输入。当处理系统存在多个不同更新速率的源输入，计算任务就存在多个不同更新速率的输入数据流。由此，计算任务的多个输入数据流之间就必须有严格的确定时序关系描述。