綜合核心處理機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

段求輝

(中國西南電子技術(shù)研究所，成都610036)

隨著航空電子技術(shù)的不斷發(fā)展，航空電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的分布式模擬結(jié)構(gòu)一直演變到目前的綜合式積木結(jié)構(gòu)[1]。在綜合式積木結(jié)構(gòu)中，航電系統(tǒng)的數(shù)字計(jì)算被集中在一起，利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)或貨架產(chǎn)品，設(shè)計(jì)成高度綜合化的通用處理平臺－綜合核心處理機(jī)，以降低系統(tǒng)費(fèi)用。

機(jī)載傳感器作為航電系統(tǒng)的重要組成部分，其信號處理和數(shù)據(jù)處理在航電系統(tǒng)的數(shù)字計(jì)算中占有舉足輕重的地位。本文針對機(jī)載射頻傳感器系統(tǒng)數(shù)字計(jì)算的特點(diǎn)，對綜合化核心處理機(jī)(ICP)架構(gòu)設(shè)計(jì)的考量因素進(jìn)行了分析，并給出了一個具體核心處理機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)結(jié)果。

1 ICP架構(gòu)特征

1.1 架構(gòu)的基本特征

從計(jì)算用途來看，ICP需要完成傳感器系統(tǒng)(包括雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、識別、電子戰(zhàn)和光電傳感器等)[2]的信號處理、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，以及多傳感器數(shù)據(jù)融合、導(dǎo)航計(jì)算、火控計(jì)算、干擾控制、顯示控制等任務(wù)處理功能，并且這些計(jì)算和處理的數(shù)據(jù)是突發(fā)的或受外部激勵導(dǎo)致的，而且往往多種計(jì)算是同時(shí)存在的，因此ICP應(yīng)該具備并行計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)特征，類似于商業(yè)計(jì)算中定義的支持多道程序運(yùn)行或多用戶應(yīng)用的多處理器計(jì)算機(jī)。此外，作為多個?傳感器共用的處理核心，ICP必須有多個I/O和各種傳感器或者其他航電設(shè)備連接，因此其必須是一個多入多出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

從軟件實(shí)現(xiàn)的角度來看，完整的ICP體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該同時(shí)包括硬件特征以及為了支撐用戶編程的軟件特征，即ICP的體系結(jié)構(gòu)特征還應(yīng)包括編程模型以及通信抽象，其中編程模型是程序員在編程時(shí)所看到的ICP特征，通信抽象則表現(xiàn)為ICP的通信原語，為應(yīng)用程序和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)之間的一個邊界。圖1是參照David E.Culler等人提出的并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)抽象層次[3]所定義的ICP體系結(jié)構(gòu)抽象層次。

圖1 ICP體系結(jié)構(gòu)抽象層次Fig.1 Abstract level of the ICP

在ICP體系結(jié)構(gòu)抽象層次中，編程模型定義了應(yīng)用程序的各部分之間是如何協(xié)調(diào)一致和實(shí)現(xiàn)信息交互的，主要包括3種:多道程序、共享地址、消息傳遞[3]。

編程模型通過下面的通信抽象映射成ICP中的具體實(shí)現(xiàn)，通信抽象在ICP中的實(shí)現(xiàn)可以是由操作系統(tǒng)提供的通信支持或者是專門為ICP編寫的通信支持庫。整個抽象層次的最底層是支持ICP實(shí)現(xiàn)的各種硬件資源，其設(shè)計(jì)既要滿足ICP的應(yīng)用需求和體系結(jié)構(gòu)的要求，同時(shí)還需要考慮工程約束，如成本、可擴(kuò)展性等。

1.2 ICP體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的考量因素

從使用的角度來看，ICP的架構(gòu)設(shè)計(jì)必須同時(shí)滿足兩個方面的需求，一是滿足數(shù)字計(jì)算所需的運(yùn)算性能需求，二是滿足最終購買用戶關(guān)心的成本、體積、重量和可擴(kuò)展性等需求。

通俗來講，運(yùn)算性能可以用程序執(zhí)行時(shí)間來衡量，它可大致分解成兩部分，一是處理器執(zhí)行程序所花費(fèi)的時(shí)間，還有就是程序執(zhí)行通信所花費(fèi)的時(shí)間。其中處理器執(zhí)行程序的時(shí)間花費(fèi)和處理器自身的硬件性能以及程序或具體算法的特性有關(guān)，一般只能通過選取性能更優(yōu)良的處理器芯片或改進(jìn)具體算法來優(yōu)化，本文對此不作討論。而程序執(zhí)行通信的時(shí)間花費(fèi)與編程因素和硬件因素都有關(guān)，是ICP架構(gòu)設(shè)計(jì)所關(guān)心的，一般可采用以下的通信代價(jià)模型來描述:

其中，CT(n)為傳輸n字節(jié)數(shù)據(jù)的代價(jià);FT為程序中通信操作的次數(shù);T(n)為通信時(shí)間開銷;TOL指可以和其他有用工作同時(shí)進(jìn)行的通信操作部分，例如計(jì)算以及其他通信等，這意味著部分通信代價(jià)被程序的并行性所抵消。

對于ICP這種需要支持高頻度通信的設(shè)備來說，通信代價(jià)模型中通信時(shí)間部分所占比重必須比較小，這意味著ICP必須是低負(fù)載、低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)以及很小的占用度。對通信代價(jià)的關(guān)注決定了ICP在通信頻率或通信量增加時(shí)，其內(nèi)部通信體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該能很好的適應(yīng)，從而不會造成計(jì)算性能的大幅度下降。

傳統(tǒng)上通信時(shí)間開銷T(n)采用與傳輸帶寬采用線形模型來描述:

其中，n為需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量;B是傳輸通路的帶寬;T0為常量，即啟動傳輸所花費(fèi)的時(shí)間。

在實(shí)際使用中，情況較為復(fù)雜，例如傳輸方式可能是流水線方式，傳輸通路上可能有多個地方需要緩存數(shù)據(jù)，多個并發(fā)傳輸之間往往要競爭傳輸資源，等等，因此一般采用以下改進(jìn)模型來描述:

其中，Ts(n)指處理器用來啟動傳輸所花費(fèi)的時(shí)間。這可以是一個固定的開銷，也可能是n的線性函數(shù)，取決于具體的傳輸機(jī)制;TO(n)被定義為占用度，它表示數(shù)據(jù)通過通信路徑上最慢的部件時(shí)所用的時(shí)間，部件包括緩沖區(qū)、交換機(jī)和通信輔助部件等，在只考慮通路帶寬限制因素時(shí)占用度可以表示為n/B;TDelay(n)表征的是一個最小的數(shù)據(jù)單位經(jīng)過數(shù)據(jù)通路所花費(fèi)的時(shí)間，也即所謂的傳輸路徑延時(shí)。

ICP的成本、體積、重量和可擴(kuò)展性等需求一般通過架構(gòu)中的資源模塊化、通用化、資源的可共享、可重構(gòu)以及架構(gòu)的開放性等綜合化因素來解決。

資源的模塊化、通用化意味著在硬件設(shè)計(jì)時(shí)將硬件按功能分類，同類的硬件模塊對外提供相同的接口定義以及功能服務(wù)。在軟件設(shè)計(jì)方面則需要設(shè)計(jì)軟件中間件，該軟件對下屏蔽硬件資源的具體差異，包括處理器的差異、通信電路差異以及模塊內(nèi)部支持資源如定時(shí)、BIT等的差異;對上提供應(yīng)用軟件所需的統(tǒng)一接口抽象，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用、數(shù)據(jù)通信等功能。

資源的可共享和可重構(gòu)除了資源必須通用外，還必須保證資源之間是可任意連接或者連接是可靈活配置的。一般來說，采用集中式總線或者交換網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)這種靈活互連的需求，但是如果考慮到前面討論的通信代價(jià)，顯然交換網(wǎng)絡(luò)比集中式總線更具有優(yōu)勢。

ICP架構(gòu)的開放性主要通過兩個技術(shù)特征來保證，一是將功能進(jìn)行封裝，定義標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的接口，二是具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)對功能透明。前一個特征保證不同承制商根據(jù)相同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的組件是可以互換的，后一個特征保證了需求與技術(shù)的無關(guān)性，從而可以允許承制商選擇低成本商用貨架構(gòu)件(COTS[4])來實(shí)現(xiàn)組件。

2 綜合核心處理機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例

本文給出的ICP設(shè)計(jì)實(shí)例主要用于機(jī)載射頻類傳感器的數(shù)據(jù)計(jì)算功能，以及整個系統(tǒng)的控制、調(diào)度和管理功能。

ICP對外采用光纖通道(FC)網(wǎng)絡(luò)與3個傳感器前端和1個模擬顯控互連，通過FC網(wǎng)絡(luò)可以直接實(shí)現(xiàn)ICP內(nèi)部模塊之間，以及ICP與外部的高速數(shù)據(jù)傳輸。此外，ICP對外還采用CAN總線、RS485總線、離散量等同備份控制等機(jī)載設(shè)備互連。供電方面，ICP輸入270 V DC高壓直流電源，通過電源模塊轉(zhuǎn)換為28 V直流電壓供給內(nèi)部其他模塊使用。ICP中提供兩塊電源模塊，支持雙余度供電及電源管理。

2.1 硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

ICP中的硬件資源采用模塊化封裝，結(jié)構(gòu)采用傳導(dǎo)散熱及盲插設(shè)計(jì)。方案設(shè)計(jì)時(shí)，參考聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)航空電子委員會(ASAAC)的模塊設(shè)計(jì)規(guī)范，對不同模塊的功能、性能、組成結(jié)構(gòu)、對外接口、結(jié)構(gòu)、供電等進(jìn)行了詳細(xì)的定義，并盡可能地將不同模塊中類似功能單元的技術(shù)要求進(jìn)行歸一化處理，形成標(biāo)準(zhǔn)功能單元，這些標(biāo)準(zhǔn)功能單元主要包括模塊支持單元(MSU)、處理單元、路由單元(RU)、網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)、電源支持部件(PSE)和模塊物理接口(MPI)，如圖2所示。

圖2 通用功能模塊內(nèi)部組成Fig.2 General structure of the CFM

模塊支持單元(MSU)由非易失存儲電路(NvRAM、FLASH)、測溫電路、授時(shí)對時(shí)電路、RTC電路、模塊內(nèi)部通信電路組成，主要用于支持模塊的BIT監(jiān)測、時(shí)間管理、狀態(tài)記錄等功能。通過MSU，ICP可以實(shí)現(xiàn)對模塊的計(jì)時(shí)和溫度監(jiān)測功能進(jìn)行維護(hù)。此外，MSU內(nèi)部存儲的模塊制造商名、序列號、生產(chǎn)日期、CFM類型、硬件版本號、軟件版本號、網(wǎng)絡(luò)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)接口類型、網(wǎng)絡(luò)ID等嵌入式信息可用于支持模塊動態(tài)配置、維修、升級等操作。模塊內(nèi)部通信電路主要包括SRIO交換電路、Mailbox電路，用于支持模塊內(nèi)部兩個處理單元之間的高帶寬、低延時(shí)通信功能。

處理單元(PU)提供模塊的具體功能，其組成配置因各模塊功能不同有著明顯的差異，用于提供不同的功能特征。例如數(shù)據(jù)處理單元(DP)的構(gòu)成為標(biāo)準(zhǔn)的商用處理器及大容量動態(tài)存儲器(SDRAM)，而大容量存儲的處理單元(MMM)的構(gòu)成則為商用處理器+SDRAM+非易失大容量存儲器(64 GB)。

路由單元(RU)提供模塊內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)、處理單元(PU)和模塊支持單元(MSU)之間的互聯(lián)通信功能。RU也提供網(wǎng)絡(luò)輸入鏈路和網(wǎng)絡(luò)輸出鏈路之間的直接互聯(lián)。由于本實(shí)例的ICP模塊采用的處理器集成了RU的功能，因而不需要再設(shè)計(jì)單獨(dú)的RU電路。

網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)執(zhí)行模塊處理單元對外的網(wǎng)絡(luò)通信功能，主要由FC協(xié)議處理電路、電/光轉(zhuǎn)換電路和光收發(fā)電路組成，用于實(shí)現(xiàn)FC網(wǎng)絡(luò)接口功能。

電源支持部件(PSE)提供外部統(tǒng)一電壓轉(zhuǎn)換至模塊內(nèi)部的電壓功能，即將電源模塊輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為模塊內(nèi)部電路工作所需的直流電壓。

模塊物理接口(MPI)定義模塊的物理特性、機(jī)械結(jié)構(gòu)、光接口、電接口和冷卻接口等，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，對模塊的殼體、拔插組件、鎖緊裝置和連接器類型等進(jìn)行了統(tǒng)一。

通過采用上述標(biāo)準(zhǔn)功能單元組成模塊，保證了ICP內(nèi)部模塊的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。本實(shí)例中ICP內(nèi)部的模塊共有5種，如表1所示。

表1 ICP模塊類別Table1 The ICP module class

2.2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

ICP中的軟件采用層次化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括用戶軟件層、軟件隔離層和模塊支持層，在不同軟件層之間定義有開放式標(biāo)準(zhǔn)接口，使得不同廠家開發(fā)的軟件可以很方便的進(jìn)行集成。整個ICP的軟件層次如圖3所示。

圖3 ICP軟件架構(gòu)Fig.3 Software architecture of the ICP

各層軟件功能定義如下:

用戶軟件層:包括用于完成各種傳感器信號處理和數(shù)據(jù)處理的軟件、傳感器系統(tǒng)控制管理軟件等，該層軟件的特點(diǎn)是完全與平臺具體實(shí)現(xiàn)無關(guān)，可以在ICP內(nèi)部同類模塊之間動態(tài)加載和運(yùn)行，也很容易在不同ICP平臺之間遷移;

軟件隔離層:包括操作系統(tǒng)和軟件中間件，為用戶軟件提供多種服務(wù)，如操作系統(tǒng)服務(wù)(包括進(jìn)程管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及系統(tǒng)應(yīng)用等幾部分)、文件操作(本地和遠(yuǎn)程)服務(wù)、數(shù)據(jù)通信服務(wù)、交換網(wǎng)絡(luò)管理等，同時(shí)向用戶軟件屏蔽平臺實(shí)現(xiàn)差異，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)管理、硬件資源管理以及ICP對外數(shù)據(jù)交互等;

模塊支持層:主要對操作系統(tǒng)和軟件中間件提供硬件訪問的支撐服務(wù)，包括硬件驅(qū)動程序、硬件自檢(BIT)、網(wǎng)絡(luò)鏈路層協(xié)議管理、ICP系統(tǒng)引導(dǎo)、程序固化、外部接口操作等功能。

ICP中操作系統(tǒng)配置的是風(fēng)河公司的Vx-Works5.5產(chǎn)品。由于VxWorks具有較好的可剪裁性，允許用戶自定義系統(tǒng)，因此VxWorks操作系統(tǒng)本身提供了良好的接口定義，用于和應(yīng)用軟件以及硬件驅(qū)動之間的接口。因此，ICP不同軟件層之間的接口定義是在VxWorks操作系統(tǒng)提供的接口基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化、封裝和規(guī)范，以保證接口的兼容性和開放性。

通過軟件的層次化設(shè)計(jì)、軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，對應(yīng)用層軟件屏蔽了底層細(xì)節(jié)，再結(jié)合模塊通用化設(shè)計(jì)，使得應(yīng)用軟件在ICP內(nèi)部可遷移，功能可重構(gòu)。

2.3 總線互連設(shè)計(jì)

ICP內(nèi)部模塊之間采用FC交換網(wǎng)絡(luò)互連，同時(shí)該網(wǎng)絡(luò)也是ICP與外部航電設(shè)備交互數(shù)據(jù)的主干通信網(wǎng)絡(luò)。FC網(wǎng)絡(luò)的交換結(jié)構(gòu)以2個16端口FC交換機(jī)(NSM)為核心，通過NSM級連成一個具有30個通信端口的大規(guī)模星型交換結(jié)構(gòu)。整個互連拓?fù)淙鐖D4所示。

圖4 ICP內(nèi)外連接圖Fig.4 Connection of the ICP

整個ICP的模塊間FC網(wǎng)絡(luò)由交換模塊(NSM)和網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)共同組成，采用航空電子環(huán)境FC協(xié)議(FC－AE)，使用匿名消息傳輸(ASM)[5]。

NSM模塊采用無阻交換結(jié)構(gòu)，提供16路2.125 Gb/s通信速率的FC交換端口，在 FC二層(幀和信號層)提供用于網(wǎng)絡(luò)通信的高速互聯(lián)接口，滿足 FC－FS、FC－PI－4 以及 FC－SW－2 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)要求，并支持路由表遠(yuǎn)程動態(tài)加載，支持單播、組播以及廣播通信方式，支持網(wǎng)絡(luò)隱式注冊和注銷功能。單塊NSM點(diǎn)到點(diǎn)無阻交換效率大于線速的90%，約 180 MB/s，端到端交換延遲不大于 12.5 μs，兩塊NSM級聯(lián)端到端交換延遲不大于30 μs。

各模塊中網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)對模塊內(nèi)部提供基于標(biāo)準(zhǔn)的PCI、PCI－E或RapidIO總線的主機(jī)通信接口，對外提供2.125 Gb/s通信速率的FC光纖接口，其硬件包括協(xié)議處理、通信配置存儲器、消息收發(fā)緩沖、設(shè)備管理控制器、光收發(fā)器等部件，能獨(dú)立完成ASM協(xié)議的消息收發(fā)調(diào)度、FC協(xié)議組幀/解析以及數(shù)據(jù)收發(fā)錯誤處理等功能。NIU與模塊內(nèi)部處理器之間采用DMA數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制來提高從FC網(wǎng)絡(luò)上收發(fā)數(shù)據(jù)的效率。

通過采用上述資源互連設(shè)計(jì)，可大大降低傳輸模型中的Ts、TO參數(shù)，并且提高通信代價(jià)模型中的TOL參數(shù)。在Ts方面，由于采用DMA傳輸機(jī)制，處理器啟動一次傳輸只需要花費(fèi)十幾個程序周期的固定開銷。在TO方面，由于NSM的設(shè)計(jì)時(shí)延為小于12.5 μs，NIU中采用FPGA硬件邏輯實(shí)現(xiàn)協(xié)議處理及緩存管理，因此其時(shí)延根據(jù)數(shù)據(jù)包的大小不同大概在幾微秒到幾十微秒，因此整個TO最大為幾十微秒。此外，由于NSM采用的是無阻交換結(jié)構(gòu)，因此在目的地不相同時(shí)，多個并發(fā)傳輸之間不存在資源搶占的問題。另一方面，由于NIU能獨(dú)立完成FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)以及消息管理等工作，因此除了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)需要處理器啟動DMA會占用極少的處理器時(shí)間外，大部分的通信代價(jià)能被程序的并行性所抵消。

3 綜合核心處理機(jī)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

在最終實(shí)現(xiàn)的 ICP樣機(jī)中，功能電路方面，GPP、GPIO、MMM 3 類模塊的處理單元(PU)、模塊支持單元(MSU)、網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)和電源支持部件(PSE)實(shí)現(xiàn)了通用化設(shè)計(jì)，其中PU配置包括PPC8641 處 理 器、512 MB 的 DDR II SDRAM、128 KB的NvRAM以及128 MB的FLASH;MSU配置包括PPC8641調(diào)試接口、時(shí)間同步邏輯、RTC、模塊復(fù)位電路等;PSE配置28 V DC轉(zhuǎn)5 V DC、3.3 V DC等所需工作電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路;NIU配置包括用于FC協(xié)議處理及PCI－E接口協(xié)議處理的FPGA、光電收發(fā)接口以及高速數(shù)據(jù)緩存電路。根據(jù)模塊的功能不同，上述通用單元的數(shù)量配置略有差異，例如，GPP配置了2個PU和2個NIU，而GPIO和MMM則只配置了1個PU和1個NIU。

此外，在機(jī)械、冷卻和電氣接口方面，ICP中各類模塊也實(shí)現(xiàn)了歸一化。各模塊的結(jié)構(gòu)形式相同，由模塊殼體、連接器、拔插組件、鎖緊裝置組成，模塊外形尺寸為160 mm(寬度)×233.4 mm(深度)，厚度除了PSM為39 mm外，其他均為24 mm，各模塊的拔插組件、鎖緊裝置等均可互換。在電氣接口方面，除了PSM和NSM外，其他模塊的電連接器完全相同，都通過一個有光信號、電信號和電源信號的連接器與母板進(jìn)行通信。ICP中各模塊采用傳導(dǎo)冷卻，模塊的熱量通過模塊殼體傳導(dǎo)至機(jī)架側(cè)壁，由機(jī)架將模塊熱量帶到機(jī)架外部。

在性能方面，整個ICP共包括16個工作頻率為1 GHz(單片極限處理能力為2.3 GIPS)的PowerPC處理器，每個處理器配備有獨(dú)立的512 MB的DDR II SDRAM用于程序和數(shù)據(jù)的高速緩存，任意兩個處理器之間可以通過全交換的FC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，該網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能測試結(jié)果如表2所示。表中應(yīng)用延時(shí)是指處理器應(yīng)用軟件層所觀察到的數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，主要包括FC協(xié)議處理、數(shù)據(jù)串并轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)收發(fā)緩存所花費(fèi)的時(shí)間，最大為每字節(jié)42.45 μs，在大數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)可進(jìn)一步降低到每字節(jié)21.24 μs?？紤]到數(shù)據(jù)傳輸主要由各模塊的NIU硬件以及NSM共同完成，不占用處理器資源，傳輸和處理可以并發(fā)進(jìn)行，因此通過合理地設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，通信代價(jià)CT(n)還可以大幅度降低。此外，全交換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得多點(diǎn)之間并發(fā)通信時(shí)交換機(jī)不會導(dǎo)致CT(n)惡化，能滿足多傳感器并發(fā)運(yùn)行的需求。

在整個ICP實(shí)現(xiàn)的后期，新設(shè)計(jì)了SP模塊和SPIO模塊，用于實(shí)現(xiàn)光電傳感器的信號處理和數(shù)據(jù)處理。這兩種模塊采用DSP實(shí)現(xiàn)PU單元，其他組成單元與GPP模塊類似，充分證明了ICP架構(gòu)的開放性和良好的擴(kuò)展性。

表2 網(wǎng)絡(luò)傳輸性能測試結(jié)果Table2 Performance test result of network transmission

4 結(jié)束語

綜合核心處理機(jī)是航電系統(tǒng)高度綜合化的重要組成部分。本文設(shè)計(jì)的核心處理機(jī)，通過對模塊內(nèi)部組成電路進(jìn)行組件化、歸一化的設(shè)計(jì)，軟件層次化的設(shè)計(jì)，接口的標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化設(shè)計(jì)，無阻塞全交換互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以及底層通信支持部件的自主通信管理設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)ICP內(nèi)部資源通用化、功能可重構(gòu)以及架構(gòu)開放性的同時(shí)，還保證了ICP具備強(qiáng)大的運(yùn)算性能、良好的擴(kuò)展性。實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明，通過上述設(shè)計(jì)，各功能模塊內(nèi)部四分之三的電路組成可以完全一樣，大大降低了系統(tǒng)的集成和維護(hù)難度。此外，在通信代價(jià)方面，不考慮通信與計(jì)算重疊時(shí)，啟動一次數(shù)據(jù)通信代價(jià)大約耗時(shí)42 μs，在考慮通信與計(jì)算重疊時(shí)，理想情況下通信代價(jià)可以優(yōu)化到納秒量級。

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