Процессоров и особенности архитектуры для их реализации (на примере SHARC ADSP)

Большое количество приложений в области цифровой обработки сигналов, такие как построение медицинских изображений, акселераторы для 3D-графики, радары и сонары, многоканальные микшеры аудиосигналов, программные радиоприемники требует гораздо больше вычислительных ресурсов, чем может представить один процессор. Многопроцессорность на основе ЦСП может существенно повысить быстродействие в подобных приложениях за счет усложнения системы. При переходе от однопроцессорной к многопроцессорной системе возникает новая совокупность факторов, которые необходимо принимать во внимание для достижения максимальной эффективности. Основными из них являются межпроцессорные взаимодействия, возможности распараллеливания алгоритмов, необходимое количество процессоров. Каждый из этих факторов может ограничить производительность системы. Так же изменяются критерии оценки той или иной многопроцессорной системы: вместо оценок типа MIPS ключевыми оценками становятся оценки MFLOPS/$, MFLOPS/ватт, MFLOPS/см².

В однопроцессорной системе наиболее важной характеристикой является частота процессорного ядра. В многопроцессорной системе способность ЦСП быстро принимать и передавать данные является не менее важной характеристикой, чем производительность ядра: в случае отсутствия необходимых данных в процессорном ядре оно будет простаивать. Таким образом, в многопроцессорной системе скорость передачи данных процессором имеет значительно большее значение, чем в однопроцессорной, поскольку процессоры должны оперативно обмениваться промежуточными результатами вычислений.

Основными характеристиками, определяющими сложность организации обмена данными в многопроцессорных системах, являются:

- диаметр – максимальное расстояние между двумя узлами (меньшее значение характеризует меньшую сложность реализации обмена данными);

- длина бисекции – количество ребер, которые необходимо удалить для разделения системы пополам (большее значение характеризует большие возможности для обмена данными);

- количество ребер на узел (если это значение – константа, то система будет расширена до большего числа процессоров);

- длина ребра (если это значение – константа, то система будет расширена до большего числа процессоров).