· SIMD结构系统由一个控制器、多个处理器、多个存贮模块和一个互连网络组成。所有“活动的”处理器在同一时刻执行同一条指令,但每个处理器执行这条指令时所用的数据是从它本身的存储模块中读取的。对操作种类多的算法,当要求存取全局数据或对于不同的数据要求做不同的处理时,它是无法独立胜任的。另外,SIMD 一般都要求有较多的处理单元和极高的I/O吞吐率,如果系统中没有足够多的适合SIMD 处理的任务,采用SIMD 是不合算的。
· MIMD结构就是通常所指的多处理机,典型的MIMD系统由多台处理机、多个存储模块和一个互连网络组成,每台处理机执行自己的指令,操作数也是各取各的。MIMD结构中每个处理器都可以单独编程,因而这种结构的可编程能力是最强的。但由于要用大量的硬件资源解决可编程问题,硬件利用率不高。
2 DSP+ASIC结构
随着大规模可编程器件的发展,采用DSP+ASIC结构的信号处理系统显示出了其优越性,正逐步得到重视。与通用集成电路相比,ASIC芯片具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等几个方面的优势,而且在大批量应用时,可降低成本。
现场可编程门阵列(FPGA)是在专用ASIC的基础上发展出来的,它克服了专用ASIC不够灵活的缺点。与其他中小规模集成电路相比,其优点主要在于它有很强的灵活性,即其内部的具体逻辑功能可以根据需要配置,对电路的修改和维护很方便。目前,FPGA的容量已经跨过了百万门级,使得FPGA成为解决系统级设计的重要选择方案之一。
DSP+FPGA结构最大的特点是结构灵活,有较强的通用性,适于模块化设计,从而能够提高算法效率;同时其开发周期较短,系统易于维护和扩展,适合于实时信号处理。
实时信号处理系统中,低层的信号预处理算法处理的数据量大,对处理速度的要求高,但运算结构相对比较简单,适于用FPGA进行硬件实现,这样能同时兼顾速度及灵活性。高层处理算法的特点是所处理的数据量较低层算法少,但算法的控制结构复杂,适于用运算速度高、寻址方式灵活、通信机制强大的DSP芯片来实现。
3 线性流水阵列结构
在我们的工作中,设计并实现了一种实时信号处理结构。它采用模块化设计和线性流水阵列结构。
这种线性流水阵列结构具有如下特点:
·接口简单。各处理单元(PU)之间采用统一的外部接口。
·易于扩充和维护。各个PU的内部结构完全相同,而且外部接口统一,所以系统很容易根据需要进行硬件的配置和扩充。当某个模块出现故障时,也易于更换。