下载此文档

空间任务中的重组计算模板.doc


文档分类:建筑/环境 | 页数:约20页 举报非法文档有奖
1/20
下载提示
  • 1.该资料是网友上传的,本站提供全文预览,预览什么样,下载就什么样。
  • 2.下载该文档所得收入归上传者、原创者。
  • 3.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
1/20 下载此文档
文档列表 文档介绍
空间任务中的重组计算空间任务中的重组计算与软件无线电胡行毅(中科院空间中心,100080)摘要重组计算与软件无线电在本质上是同义语,都能适应变化的应用。重组计算的概念早就提出,直到近年来,FPGA器件性能和规模的提升,特别是软件工具的改善,IP核库的支持以及软件无线电的快速发展,使之在军事和空间应用中作为一种设计方法而越来越重要。为此讨论了在空间任务中对于重组计算的需求、特点、应用、问题及前景。关键词重组计算,空间1概述重组计算(RC)的概念至少可追溯到上一世纪八十年代,重组计算也称为可重配置计算或可重构计算,有时也称自适应计算。其含义是:无论是对芯片、电路和系统都可提供一种介于可编程体系结构和专用集成电路体系结构之间的计算手段,使得计算模式可以变更。可编程体系结构的代表是数字信号处理器(DSP),专用集成电路体系结构的代表是专用集成电路(ASIC)。二者若按应用需求比较,DSP具有大的应用灵活性和低的应用目标性能,ASIC具有高的应用目标性能和差的应用灵活性。而应用需求往往是既要求高的性能,又要求好的灵活性,这种应用需求导致了重组计算及其体系结构的产生和发展。重组计算就是要使可重构体系结构兼顾可编程体系结构(DSP)和专用集成电路(ASIC)二者的共同优点,能够根据不同的应用需求,利用改变配置件来改变自身的体系结构,以匹配变化的应用需求。可编程门阵列FPGA/PLD器件是可重构体系结构的代表,可重构体系结构通常包含通用处理器和FPGA器件,一台典型的重组计算机,其算法的计算强度是在为增强性能的FPGA上执行的。据研究,一个好的设计和自适应计算机的执行时间可以较普通只有软件的计算机产生十倍和百倍的性能改进。重组计算由于其算法与配置灵活、适合浮点算法、物理规模可伸缩、易于部件与系统的升级和维护、能够实时或准实时地适应变化的应用需求,使部件与系统都具有良好的可用性和重用性,因而几乎在一般性计算领域的任何应用如:通信、遥感、计算机、生物遗传、医学图像、高能物理以及信息安全等方面重组计算均得到了广泛的应用并具有发展潜力。软件无线电(SR)实际就是射频数字化后的可重配置的无线通信系统,软件无线电设备是重组计算非常理想的应用目标,因而它与重组计算在本质上是同义语。移动通信的多标准射频、多调制体制识别和基带信号处理需要密集计算任务和自适应计算模型,智能天线波束赋形算法与波束形成需要现场快速实现。目前在手机和无线基站中都广泛采用了软件无线电技术,移动通信网络的无线通信器件也用软件无线电来实现物理层和链路层功能,以达到空气层介质和网络光纤层介质间的无缝接口。和传统的模拟通信机相比,软件无线电数字通信机具有更小的尺寸和更轻的重量、更节约的能源、更灵活和更可靠,因而有极高的性价比。如何利用DSP和FPGA等可编程器件,在公共的硬件平台上解决各种不同制式的空间接口已成为很多通信公司研究的主要课题。研究表明,在现阶段软件无线电结构体系的构建中,FPGA具有较好的性能,尤其是针对高性能并行运算比目前广泛使用的DSP在性能上具有明显的优势,前者不但可以提高运算速度,更重要的是它可通过有效而灵活的设计方法提高系统硬件的整体工效,尽可能使系统中所有逻辑资源处于有效工作状态,降低系统功率。这是目前一些专用芯片ASIC和DSP都难以做到的。软件无线电的出现改变了通信系统的传统设计方法。随着移动通信技术和标准的不断更新,软件无线电在移动通信中日益受到高度重视,这也促进了重组计算的应用和发展。重组计算在1985年第一片FPGA器件出现后,就有力地推动了重组计算在商业上的应用。80年代末期,在美国国家安全局的赞助下,美国超级计算机应用中心(NCSA)开发出一种叫做斯波莱斯的重组系统结构用于基因链的识别,其速度超过通用型超级计算机的200倍。当时由于适合于重组计算的芯片技术、芯片速率、能耗和集成规模还不够成熟,以及空基任务中的一些特殊需求难以满足,因而,重组计算技术未能很快应用于空间的空基任务。到1996年NASA的GSFC在自适应科学数据处理项目(ASDP)中开始研究重组计算技术用于卫星数据处理。项目持续了三年,建立了世界范围认可的知识库并和美国国防先进研究项目局(DARPA)的自适应计算系统(ACS)计划合作使重组计算用于空间任务持续取得进展。NASA继续实行开放的资源计划,形成重组计算功能公共库。在NASA新千年计划中重组计算仍是重点之一。近年来,FPGA、DSP芯片的规模和性能大幅提高,软件无线电在移动通信技术中的的快速发展,以及可以提供大量的软件开发工具和IP核库的支持,在空间应用中设计成功了同时提供软件的灵活性和专用硬件的高速度的可重组处理器和可重组操作系统,从而对应用需求的特定功能实现硬件加速和软件动态加载。重组计算和软件无线电技术逐渐扩展成为一种优越的匹配

空间任务中的重组计算模板 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.

相关文档 更多>>
非法内容举报中心
文档信息
  • 页数20
  • 收藏数0 收藏
  • 顶次数0
  • 上传人读书百遍
  • 文件大小34 KB
  • 时间2019-12-14