基于Cell处理器的信号处理加速技术研究-论文-万方医学网

基于Cell处理器的信号处理加速技术研究

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摘要异构多核处理技术是现代多核处理器的一个重要发展方向。Cell处理器是一种很有代表性的异构多核处理器，它由一个控制核心PPE和八个针对计算密集型程序优化的协处理器SPE构成。与单核处理器和同构多核处理器相比计算能力出现了一个飞跃，尤其在信号处理领域有明显的体系结构优势，存在广阔的应用前景。异构多核处理的编程模式不同于的单核或多核的同构处理器，本文提出了一个基于Cell处理器的编程模型，简化了该平台上的编程过程，对于在Cell处理器上实现高性能实时数字信号处理具有着很好的参考价值。本文的主要研究内容是异构多核处理器的信号处理和传输加速技术，研究通过以下两个方面来进行：第一，在单个SPE核上通过SIMD和循环展开等技术提高单核程序的执行速度；第二，拆分大的信号处理函数，将各个计算任务合理分配到多个SPE组成的流水线中。通过充分并行化信号处理函数的各个环节，抽象出一个流水线结构的编程模型，编程者只需要合理拆分要处理的函数，用各个计算环节替换模型中的计算部分就可以实现流水线式的并行化。为了加强程序的可移植性，对于在Cell处理器上实现的信号处理函数都按照算法软件中间件的规范来进行编写。本文以脉冲压缩函数为例提出的多核处理器的算法优化具体实施方案，实验结果表明计算速度得到了明显的提升，完全具有实际应用价值。Cell处理器能很方便的连接成集群，本文的研究成果可以为今后在集群上对并行加速的进一步研究提供技术基础。