在DSP处理器上并行实现ATR算法

在分布式多处理器并行系统中并行实现ATR算法目前还处于研究的初始阶段，在编写并行算法程序应当重点考虑两个方面：

（1）各处理器任务的均衡分配

在分布式多处理器并行系统中处理器的数目通常较多，只有合理地对众多的处理器均衡地分配任务，才能最大地发挥并行系统的总体性能，提高并行系统的加速比。

（2）处理器节点间的高效通信

在分布式多处理器并行系统中数据通信都是点对点通信。即两个相邻的处理器之间通过通信口通信。因此需要合理安排各个处理器节点在网络结构中的位置，尽可能地缩短处理器节点间的通信路径长度，从而实现处理器节点间的高效数据通信。

3 在指令级并行DSP处理器上实现ATR算法

在单片DSP处理器内通过多工字电感个功能单元的指令级并行（ILP）实现ATR算法的并行化处理，目前适合ATR算法实时处理的塑封电感器指令级并行芯片是TI公司的TMS320C6x系列DSP。TMS320C6x系列DSP处理器是第一个使用超长指令字（VLIW）体系结构的数字信号处理芯片。下面以TMS320C62x定点系列DSP为例说明指令级并行的原理和ATR并行算法软件开发方法。

3.1 VLIW体系结贴片电感构

TMS320C62x的内核结构如图1所示。内核中的8个功能单元可以完全并行运行，功能单元执行逻辑、位移、乘法、加法和数据寻址等操作。内核采用VLIW体系结构，单指令字长32位，取指令、指令分配和指令译码单元每周期可以从程序存储器传递8条指令到功能单元。这8条指令组成一个指令包，总字长为256位。芯片内部设置了专门的指令分配模块，可以将每个256位的指令分配到8个功能单元中，并由8个功能单元并行运行。TMS320C62x芯片的最高时钟频率可以达到200MHz。当8个功能单元同时运行时，该芯片的处理能力高达1600MIPS。

3.2 基于TMS320C62x的并行算法软件开发方法

基于TMS320C62x的并行编译系统支持C语言和汇编语言开发并行程序代码。通常，开发ATR并行算法按照代码开发流程的三个阶段进行并行程序设计：第一阶段是开发C代码；第二阶段是优化C代码；第三阶段是编写线性汇编代码。以上三个阶段不是必须的，如果在某一阶段已经实现了ATR算法的功能和性能要求，就不必进入下一阶段。

（1）开发电感器生产C代码

开发C代码需要考虑的要点包括：

①数据结构

TMS320C62x编译器定义了各种数据结构的长度：字符型（char）为8位，短整型（short）为16位，整型（int）为32位，长整形（long）为40位，浮点型（float）为32位，双精度浮点型（double）为64位。在编写C代码时应当遵循的规则是：避免在代码中将int和long型作为同样长度处理；对于定点乘法，应当尽可能使用short型数据；对循环计数器使用int或者无符号int类型，避免不必要的符号扩展。

②提高C代码性能

应用调试器的Profile工具可以得到一个关于C代码中各特定代码段执行情况的统计表，也可以得到特定代码段招待所用的CPU时钟周期数。因此可以找出影响软件程序总体性能的C代码段加以改进，通常是循环代码段影响软件程序总体性能。

③数据的定标

由于TMS320C62x是定点系列芯片，不支持浮点操作。在程序编写过程中，应当尽量采用定点的数据结构。而实际处理的数据通常都是浮点的，所以需要把浮点数据通过定标转化为整型数据处理，提高程序的处理速度。数据的定标是十分关键的步骤，既要使数据处理精度满足性能要求，又要防止在数据处理过程中出现溢出。

（2）优化C代码

优化C代码包括向编译器指明不相关的指令、循环展开、循环合并、使用内联函数、使用字访问短整型数据和软件流水等方法。

①向编译器指明不相关的指令

为使指令并行操作，编译器必须确定指令间的相关性，只有不相关的指令才可以并行执行。如果编译器不能确定两条指令是不相关的，则认为是相关的，安排它们串行招待。用户可通过如下方法指明相关的指令：

·关键字const可以指定一个目标，const表示一个变量或者一个变量的存储单元保持不变，使用const可以提高代码的性能和适应性。

·一起使用-pm选项和-03选项可以确定程序优先级。在程序优先级中，所有源文件都被编译成一个模块，从而使编译器更有效地消除相关性。

·使用-mt选项向编译器说明在代码中滤波电感不存在存储器相关性，即允许编译器在无存储器相关性的假设下进行优化。

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