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多DSP系统技术研究 　　摘要：随着DSP技术的发展，多DSP系统得到越来越广泛的应用，本文介绍了几种常用的多DSP系统结构，并分析了这些多DSP系统结构的特点和应用领域，为多DSP系统设计提供参考意见。 　　关键词：多DSP系统、并行处理； 　　中图分类号：F407.6文献标识码：A文章编号： 　　 　　 　　1、引言 　　随着数字技术的发展，对数字信号处理的要求也越来越高，特别是在国防科技领域，运算量大、处理流程复杂、实时性及与运算速率要求高，传统的以单个DSP构建的数字信号处理系统，已经难以满足数据处理的要求[1]。为此，在DSP中引入并行多处理器技术是必然趋势。 　　应用多个DSP设计成并行数据处理模块，多个模块间采用标准接口进行交互，为大型的数据处理系统提供了一种合适的解决方法[2]。 　　2、多DSP系统结构设计 　　多DSP系统可以按照需求灵活组成线型、并行、星型、环形、网格型或超立方型等多种结构，各个结构都有各自的特点和优缺点，选用什么体系结构都是根据应用需求而来的，不能一概而论。 　　对于线型结构，比较常用的是多个DSP串成一条流水线，如下图所示： 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　图2.1 线型结构 　　在线型结构中，每个DSP都从它的上一级接收数据，完成自己的处理，将处理结果发送给它的下一级，从最末一级DSP输出的数据就是最终结果了，线型结构比较简单，对于DSP之间的通信要求较低，最容易实现，因而应用较多。 　　另外一个应用较多的系统结构是并行结构，如下图所示： 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　图2.2 并行结构 　　并行结构中，DSP之间可以没有信息交互，DSP之间可以独立工作，系统中还会有一个控制芯片（通常会是FPGA），用于将数据发送给DSP，同时将DSP的处理结果进行综合。 　　网格型结构是一种扩展性和并行性都比较好的结构，如图2.4所示是一个4片DSP组成的一个网格型结构，而多个网格型结构组合，就可以组成如2.5所示的一个超级网格结构。 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　图2.3 网格型结构 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　图2.4 超级网格结构 　　3、线型结构性能分析 　　评价并行处理系统的关键的两个性能指标是：加速比和并行效率；而这两个指标取决于组成并行处理机的三个要素：处理单元、并行处理系统的网络结构、并行算法程序和任务分配方法[3]。 　　在线行结构中，我们有如下的评定公式： 　　 　　 　　 　　 　　 　　（1） 　　 　　 　　 　　 　　（2） 　　其中：为系统的加速比； 为系统的效率；N为DSP的个数； 为每个DSP的任务处理时间； 为最长的任务处理时间； 为DSP间的通信时间。 　　 从上面的公式分析来看，对于线型结构来说，影响系统的加速比和效率的影响因素主要为：1）执行时间最长的任务处理时间 ；2）通信量和任务运算量的比值。当运算任务在DSP上平均分配的时候（时），线型系统可以获得最佳加速比和效率： 　　 　　 　　 　　（3） 　　 　　 　　 　　 　　（4） 　　 　　从上述公式来看，线型结构的加速比始终小于1，也就是线型结构无法加快运行速度；当处理器增加后，会减小，此时会变大，系统的加速比和效率反而会降低，因而线型结构不适合DSP太多的情况。 　　综上所述，线型结构是一种不太适合多DSP系统的体系结构，这种结构无法加快系统的运行速度，而且系统无法进行容错性设计，当系统中有一个DSP不工作，整个系统都会崩溃；这种线行结构的好处是可以提高系统的吞吐量，系统的处理能力还是可以得到提高，而且由于系统结构相对简单，任务分解简单，是一种最基本的多DSP系统结构，应用于DSP个数不多，DSP外部接口资源不是很丰富的应用中。 　　4、并行结构性能分析 　　在并行结构中，我们有如下评定公式： 　　（5） 　　 　　 　　 　　 　　 　　（6） 　　同样在并行结构中，当任务在DSP上平均分配的时候，系统也可以获得最佳加速比和效率： 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　（7） 　　（8） 　　从上述公式来看，并行结构可以获得很好的加速比，DSP个数N越多，系统的加速比越大，但是并行结构的加速比也不是能无限增加的，因为当DSP增多后，任务在多个DSP上平均分配会变得越来越困难，而且当DSP增加后，也会变大，这时DSP间通信所耗的时间在运算中所占比例增加，可能会出现DSP个数增加了，但是系统的加速比反而下降的情况。并行结构的系统效率和DSP