四、并行處理系統

　　所有的并行處理系統均可視為以處理器為節點的網絡。設計并行處理時必須考慮許多問題，其中的兩個重要問題是處理系統的網絡拓撲結構和節點處理器的設計。高速數字信號處動系蛛屬于專用機，其拓撲結構和節點設計與所要實現的算法有密切的關系，且對其通用性不需要而且也不應該有很高的要求（通用機有很高的通用性，但相應地有很大的管現開銷）。良好的專用并行處理系統應具有如下一些共同特點。

　　（1）模塊化處理系統由種類不多的模塊組成。這既便于節點及通訊硬軟件設計，又便子系統的擴展，而且也降低了系統的復雜性；

　?。?）流水處理這可以大大提高處理速度，是并行系統必須具有的特點之一；

　?。?）局域性這包括局域的數據流和控制流。由于無論在芯片級還是系統級，通訊問題均是關鍵，因而局域性非常重要。

　　并行處理系統的框圖

　　處理系統的中心部分由一個調度器及四個處理器組成，系統設計成可以很易擴展其處理器的數量，系統還包含A/D、D/A及串口和并口。系統的重構通過對調度器和其它處理器的軟件設置實現。系統可設置成線性、環形、星形、車輪形等各種結構形式，以適于多種應用。

　　調度器亦是一個處理器，用于系統的調度和控制，也可完成一定的處理運算。它主要用于向處理器發出各種控制命令，控制調度總線的復用，轉發微機和各處理器之間的控制和數據。所有程序和初始數據均由微機產生，再經由調度器轉至各處理器。要顯示打印的結果亦由調度器轉至微機。

　　系統的運算主要由處理器完成。現系統有 個接水上一樣的處理器，只是在第一個處理器中加入FIFO，用于作為輸入數據通道。

　　處理器的組成如圖：

　　系統共有三種總線： 測試總線、調度總線和環形總線。測試總線用于傳輸微機和處理系統間的數據、微機向處理系統傳送程序、初始化信息及控制命令；調度總線完成調度器和其余處理器的信息傳輸；環形總線將四個處理器連接成環形結構。

　　并行處理器是實時實現許多需要完成復雜計算（如矩陣計算）的數字信號處理系統的不可避免的選擇。

　　五、基于并行處理器的快速車道線檢測系統

　　快速車道線檢測片上系統的構架圖

　　它包含一個32X32的PE陣列、陣列程序存儲器ROM和陣列控制器、雙RISC核子系統、仲裁器和多路選擇器MUX等模塊。PE陣列包含有陣列輸入和輸出端口。整個陣列構成一個并行單指令多數據（SIMD）系統，在陣列控制器的控制下，通過陣列程序存儲器ROM供給指令，實現各種圖像并行預處理。雙RISC核子系統則有兩個RISC處理器及相應的指令存儲器ROM和數據存儲器RAM構成，它們通過AHB總線互聯。雙RISC核通過仲裁器控制多路選擇器MUX，實現和PE陣列以及外部的互連。雙RISC核子系統從PE陣列獲取圖像預處理結果并行進行高級圖像處理，并將處理結果通過多路選擇器MUX輸出。PE陣列控制器和雙RISC子系統之間能夠互相通信，實現PE陣列并行處理和雙RISC核并行處理之間的同步，從而使整個系統協調一致工作。

　　這個系統充分考慮檢測過程圖像處理的并行特征。基于圖像處理的檢測過程，包含有大數據量低復雜度的圖像預處理和小數據量高復雜度的高級圖像處理。圖像預處理是由整塊圖像所有像素共同參與的過程，呈現出數據量的龐大，而每個像素的處理僅僅是和相鄰像素之間按一定權重因子的加減運算，屬于低復雜度的局部運算。因而圖像預處理是一個適合于2維并行的處理。本系統中，采用PE陣列的2維并行結構來實現圖像的預處理，從而顯著提高圖像預處理的速度。而高級圖像處理實現檢測的過程，是基于預處理結果獲取的特征信息，因而數據量大為減小，且數據量之間相關性不大，需要做各種變換，涉及多次的乘法，查詢，統計，排序等