隨著數字信號處理(Digital Signal ProcESSor,DSP)技術的發展,DSP已被廣泛應用于雷達、通信等領域。雖然DSP經歷了幾代的發展,運算速度和能力都有了很大的提高,但在很多情況下,單片DSP已經不能滿足實時處理的要求,必須尋求多片DSP并行處理的方案。

　　從系統結構出發可以將并行系統分為共享存儲器并行系統和分布存儲器并行系統。AD公司推出的SHARC系列DSP芯片同時支持這二種并行處理器結構。通常,將AD公司的一系列雙位高性能浮點DSP稱為SHARC(Super Harvard Architecture)。對于共享存儲器系統,通過SHARC間的外部共享總線實現。對于分布存儲器系統,通過2個SHARC間的鏈路口直接連接,實現DSP間點對點的通信。

　　然而,不能認為將多個SHARC互相進行硬件連接就實現了并行處理。真正的并行處理應該是使互連的各個DSP能夠協調工作,縮短系統處理的時間。這需要并行系統中SHARC間能完成數據流的傳遞。并行系統中各個SHARC間數據流的傳遞同數據處理同等重要。本文針對這二種并行方式,分別給出了軟件的設計方法和設計技巧,并且給出了針對ADSP2116X的程序實現。

　　1 共享存儲器并行系統的設計

　　SHARC為多處理器系統提供了強大的支持,用戶可以在不附加任何外圍電路的情況下構成共享存儲器并行系統。SHARC具有一套巧妙的分布式總線仲裁機制。使用2～6片SHARC把各SHARC的相應引腳相連就可以共享外部總線。每片SHARC都可以訪問其他SHARC的片內存儲器,還可以通過設置IOP寄存器啟動其他SHARC的DMA操作。

　　組成共享存儲器并行系統時,每一個SHARC都有一個惟一的標識:ID2～0,取值范圍為000～110。ID=001表示該SHARC為1號DSP,ID=010表示該SHARC為2號DSP,依此類推。ID=000表示是單DSP系統。在多DSP系統中,ID=001號的DSP是必須存在的,這是DSP加載成功以后的主處理器。

　　在共享存儲器系統中,任何時刻都只有一片SHARC可以驅動外部總線,該SHARC就被稱為主處理器。其余的從SHARC如果需要訪問總線,則必須先申請總線。主處理器如果此時沒有數據傳遞或者總線占用時間到,就會釋放總線控制權,把自己的外部總線驅動為三態,完成總線控制權的轉移。

　　主處理器對從SHARC的內存訪問和對自己的內存訪問一樣簡單,既可以通過內核直接讀寫完成,也可以通過外部口DMA實現。在共享存儲器并行系統中,每一片SHARC根據自己的ID號都有一個映射的多處理器存儲空間。例如對于ADSP2116X,ID=001的SHARC對應的多處理器存儲空間為0x100000～0x1F FFFF,ID=010的SHARC對應的多處理器存儲器空間為0x20 0000～0x2F FFFF等。共享存儲系統的LDF文件與單DSP系統有些不同。下面給出它的一個示例(以2個SHARC為例)。

　　例1:共享存儲器系統LDF文件。

　　ARCHITECTURE(ADSP-21160)

　　SEARCH_DIR($ADI_DSP211xxlib)

　　MPMEMORY{

　　DSP1{START(0X100000)}　　　　//第一片DSP在多處理

　　//器空間的映射地址

　　DSP2{START(0X200000)} }　　　//第二片DSP在多處理

　　//器空間的映射地址

　　MEMORY

　　{pm_rsTI { TYPE(PM RAM)START(0x00040004)END

　　(0x0004000f)WIDTH(48) }

　　pm_code { TYPE(PM RAM)START(0x00040100)END

　　(0x00049fff)WIDTH(48) }

　　dm_data { TYPE(DM RAM)START(0x00050000)END

　　(0x00059fff)WIDTH(32) } }

　　PROCESSOR DSP1

　　{LINK_AGAINST(DSP2.DXE)　　　　//需要重新連接的

　　//DSP2的目標文件

　　OUTPUT(DSP1.DXE)　　　　　　　//DSP1輸出的目標文件

　　……　　　　　　　　　　　　　//和單DSP系統相同,故略去,下同

　　}

　　PROCESSOR DSP2

　　{LINK_AGAINST(DSP1.DXE)　　　　//需要重新連接的

　　//DSP1的目標文件

　　OUTPUT(DSP2.DXE)　　　　　　　　//DSP2輸出的目標文件

　　……

　　}

　　這樣,這二片DSP便可以通過外部總線訪問對方的內部資源。當DSP1需要直接訪問DSP2中的某一變量時,只需要DSP2將該變量設置為global類型,DSP1就可以在多處理器空間中通過外部總線直接訪問該變量,當然,也可以根據變量的內存地址直接訪問。

　　在共享存儲器并行系統中,當二個SHARC之間通過總線進行數據傳遞時,如果此時其他的DSP需要訪問外部總線,則只有掛起等待。這樣,在多個DSP間數據交換比較頻繁時,系統的效率就會大大降低。另外,在共享存儲器并行系統中,最多只能有6個DSP互相連接。如果需要更多的DSP并行工作,共享存儲器并行系統便無能為力。采用以下介紹的分布存儲器并行系統,可以有效地解決這個問題。