[发明专利]基于模型驱动的多核DSP自动存储分配技术

说明书

本发明涉及嵌入式信息处理领域，具体为基于模型驱动的多核DSP自动存储分配技术。其包括如下步骤：S1、建立满足DSP运行的模型/组件设计规范；S2、采用基于“层次化类库”的自动代码生成技术创建模型所需的数据类型、标量、向量，采用“自由组合联合体”功能自动生成单处理器内各模型可共同使用的联合体变量，同时自动生成跨处理器联合体变量，将上述过程融入模型设计规范并由IDE辅助实现；S3、采用基于模板的配置文件生成技术，自动生成工程及相应的存储配置文件。本发明解决了常规多DSP软件系统存储定义与分配时的问题，极大提升了存储分配时的编码效率、显著降低了出错概率，还从机制上确保了存储资源的节约使用。

技术领域

本发明涉及嵌入式信息处理领域，特别是涉及基于模型驱动的多核DSP自动存储分配技术。

背景技术

目前，进口TI(C5X、C6X系列)及国产FT(M6678)等多核DSP广泛应用于军事、民用嵌入式处理领域。与X86平台不同，上述DSP(进口TI及国产FT等多核DSP)采用多级数据缓存形式，靠近内核的为L1程序缓存和L1数据缓存，向外依次是L2缓存和多核共享存储器(MSM，MultiCore Shared Memory)及DDR3存储器(Double-Data-Rate Three SynchronousDynamic Random Access Memory)。存储器越靠近内核，存储器的存储容量越小，但存储器的访问速度越快；存储器越远离内核，存储器的存储容量越大，但存储器的访问速度越低。在内核主频为1GHz的情况下，L1数据缓存和L1程序缓存的通信带宽为32GB/s，L2缓存的通信带宽为16GB/s，多核共享存储器的通信带宽为64GB/s。DDR3存储器在主频为1333MHz的情况下，带宽为10.664GB/s，如图1中C66XX/FT6678存储架构示意图所示，L1数据缓存和L1程序缓存为32KB，L2缓存为512KB，多核共享存储器为4MB，DDR3为2GB。从多核C6678DSP的架构可以看出，当将数据放置在越靠近内核的存储器中时，计算性能越高，但是受存储容量的限制，能完成的任务量较小。

从上述分析可知，基于多核DSP的软件开发，变量开辟的策略直接决定了代码最终的运行效率与系统的实时性，有时可达5-10倍。常规的变量开辟策略如表1所示：

表1常规变量开辟策略

基于表1的变量开辟策略，由多个DSP构成的嵌入式系统，其存储定义与分配通常遵循以下步骤：

步骤1，编写存储配置文件(CMD文件)，设置堆栈与DDR空间。这些操作与硬件底层关系较为紧密，对开发人员要求较高，一旦CMD文件设置有误，将会导致软件运行崩溃或者结果莫名其妙，排查困难且耗时。

步骤2，确定每个处理器上实现的软件功能，在部署到该处理器的各源文件(一般为C/C++)中定义各种标量、向量、矩阵。往往不同的设计人员有其自己的定义风格，代码不易维护。

步骤3，根据性能要求，将步骤2中定义的变量合理分配到不同的存储区(L2/MSM/DDR)。

步骤4，随着功能的增加，变量越来越多，分布范围较广。与此同时，L2/MSM存储区可能会溢出，需要花费大量时间去统筹众多文件中的各种向量/矩阵，否则就需要新增处理器，造成硬件资源浪费。

步骤5，为了降低复杂系统(多DSP)的软件调试与维护难度，需将若干处理器代码放入同一个工程内，这将导致不同处理器上同一存储区开辟的变量相互叠加，浪费存储空间。为避免此问题，需要定义“联合体变量”，这进一步增加了变量/存储的设计难度，如图2所示。

目前，在基于多核DSP的嵌入式领域软件开发的存储分配环节，存在如下问题：

第一，存储分配往往缺乏统一的框架和规范，开发人员的习惯占据主导因素，变量被随意分配到不同文件中，不但容易出错，而且维护和升级困难。