[发明专利]信号处理系统并行计算数据流的结构

说明书

本发明涉及一种信号处理系统并行计算数据流的结构，所述数据流包括以下四层结构：Dsubgt;q/subgt;(Csubgt;l/subgt;(csubgt;t/subgt;(usubgt;k/subgt;)))|q＝1，2，…M；l＝1，2…，ssubgt;q/subgt;；t＝tsubgt;0/subgt;，tsubgt;1/subgt;，…tsubgt;v‑1/subgt;；k＝t，t‑1，…t‑U+1其中，Dsubgt;q/subgt;表示数据块、Csubgt;l/subgt;表示数据通道、csubgt;t/subgt;表示数据帧、usubgt;k/subgt;表示帧长为U的一组相同数据类型的连续数据集合，v为数据通道内的帧数，tsubgt;i+1/subgt;‑tsubgt;i/subgt;＝U，0≤i＜v。本发明数据流的结构能够支撑信号处理系统的高性能计算架构设计，为建立实时信号处理软件的动态重配置功能奠定技术基础。

技术领域

本发明涉及数据流结构，具体地指信号处理系统并行计算数据流的结构。

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，即数据帧次。每个批次包含一定量的数据，即数据帧长。所述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，要求系统的输出也具有严格的确定时序。在系统内部，这些固定帧长的数据帧被各种计算任务进行处理，每个计算任务的输出也具有严格的确定时序。也就是说，每个计算任务处理一帧数据的完成总时间(被称为时间粒度)是严格确定的。

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，通常将整个系统分解为一系列前后衔接的计算任务。计算任务之间的传递内容是结构化数据。从形象化概念上说，计算任务之间是数据流。从时序上看，前序的计算任务完成对数据的操作后才能将结果数据传递给后序的计算任务，这就是所述的数据驱动的最基本解释。计算任务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，即从某个计算任务开始可分叉出多个数据流，又在某个计算任务上可汇聚多个数据流。

计算任务受多个数据流的激励，而数据流必须被实时刷新才能形成各帧数据驱动。另外，计算任务可能需要累积多帧的数据才实施其算法处理。再有，数据帧的概念虽可对应于一段数字信号记录，但不限于仅有一个通道的数字信号记录。也就是说，计算任务的算法涵盖多通道处理，而且多通道信号可来自多个输入流。总之，计算任务的输入输出数据可以是多数据流的，每个数据流可以是多通道的，每个通道可以是多数据帧的。因此，有必要对数据流的基本结构进行建模，统一抽象认识后才可系统设计阶段予以表达。

计算任务对多数据源的多通道多帧输入数据的处理有相当的灵活性，具体表现于算法对数据单元的选择多样性。这里，数据单元或数据集合的规模应是可定义的、数据单元的组合也应是可规划的，更重要的是，这些数据单元的定义与组合形态说明应该便捷地、正确地被计算任务理解，但不应影响数据秩序即不破坏数据流的基本结构。

进一步地，高性能信号处理系统以计算任务的高效并行化为主要特征。因此，对数据单元或数据集合的定义及其组合形态的规划，应符合并行计算架构与独立数据单元之间的对应要求。

由此，数据流基本结构的设计，数据流中数据单元定义及组合的方法设计，并行计算机构的一般性抽象，以及数据流的组合结构模型与并行计算机构抽象模型的对应关系设计等，是数据流的技术核心，也是信号处理系统的关键。本发明即针对这个技术核心。

现代信号处理系统的主要形态是应用软件，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，现代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。对计算任务及其所关联的数据流结构与属性进行建模，可建立信号处理系统任务图与数据流图，可清晰定义信号处理系统的任务分解，可规划与详细设计信号处理系统的抽象实现。