Çok İşlemcili Yapılarda Sinyal İşleme Yazılımlarının

Çok İşlemcili Yapılarda Sinyal İşleme Yazılımlarının

Çok İşlemcili Yapılarda Sinyal İşleme
Yazılımlarının Geliştirilmesi Uygulaması
Sinan Doğan, Esra Beyoğlu
ASELSAN A.Ş., REHİS Grubu, Ankara
16 Nisan 2009
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
1
1
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
İçerik
•
•
•
•
•
•
Sinyal İşleme Yazılımları
Çok İşlemci İhtiyacı
Çok İşlemcide Geliştirme
Hata Kontrolü
Hava Savunma Radarı’nda uygulama
Sonuç
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
2
2
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Sinyal İşleme Yazılımları
• Filtreleme, FFT, nokta çarpım, matris çarpımı
• Az dallanma, çok veri
A/D
Kargaşa
Haritası
İşleme
Uyumlu
Filtreleme
Doppler
İşleme
Eşikleme
Takip
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
3
3
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Çok İşlemci İhtiyacı
• Yoğun veri
– > 100 MB/s
• Yoğun işlem
– Örnek başına > 100 FLOP
– Toplamda > 10 GFLOPS
• Gerçek zamanlılık
– Düşük gecikme
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
4
4
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Kalite Gerekleri
• Verimlilik
– Zaman
– Kaynak
• Taşınabilirlik
– Farklı donanımlar
• Ölçeklenebilirlik
– Benzer radarlar
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
5
5
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Geliştirme Adımları
•
•
•
•
Donanım seçimi
Tek işlemcide gerçekleme
Çok işlemcili tasarım
Çok işlemcide gerçekleme
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
6
6
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Donanım Seçimi
•
•
•
•
Çevre koşullarına uygun
Küçük hacim
Düşük güç
Yüksek işlem gücü
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
7
7
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Tek işlemcide gerçekleme
• Kodlama
– Eniyileme
• Az harca, çok kazan
• Donanımı iyi tanı
• POWERPC açısından:
– Altivec (vektör işleme ünitesi)
– Önbellek
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
8
8
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Tek işlemcide gerçekleme
• Performans ölçümü
– Her blok için
– Her parametre için
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
9
9
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Çok işlemcili tasarım
• İşlemci sayısı belirleme
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
10
10
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Çok işlemcili tasarım
• Blokları ayrıştırma
– Seri (n,1)
Aşama1
Aşama2
– Paralel (1,1)
Veri/3
Veri/3
Veri/3
– Ardışık (n,1)
Veri 1, 3, 5...
Veri 2, 4, 6...
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
11
11
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Çok işlemcili tasarım
• Haberleşme Etkisi
– İşleme sürelerine yakın
– Arayüz bağlantıları önemli
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
12
12
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Çok işlemcili tasarım
• Algoritma ayrıştırma
– Hangi algoritmalar hangi işlemcilere
– Algoritma gruplama
Filtreleme Bloğu
Kargaşa
Haritası
İşleme
Uyumlu
Filtreleme
Doppler İşleme Bloğu
Doppler
İşleme
Eşikleme
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
13
13
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Çok işlemcide gerçekleme
• Kodlamada eniyileme
– Azalan kod miktarına göre
– Azalan veri miktarına göre
• İşlemci sayısını eniyileme
– Performans ölçümü
• İşlemci ve haberleşme
– Kaynak kullanımına göre değerlendirme
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
14
14
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Hata Kontrolü
• Önlemler
– Parametre ve veri etiketlendirme
– Geniş arabellek kullanımı (buffer)
• Hata algılama
– Veri etiketi kontrolü
– Zaman aşımı kontrolü
• Hata bildirme
• Hata giderme
– Veri akışını anlık durdurma
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
15
15
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
HSR
• 3 boyutlu arama ve takip radarı
• 12 işlemcili DSP
• Aralık 2008’de TSK’ya teslim edildi
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
16
16
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
HSR DSP Mimarisi
Dopler İşleme 11
Filtreleme 1
Dopler İşleme 12
Dopler İşleme 13
Dopler İşleme 21
Filtreleme 2
Dopler İşleme 22
Takip 1
Dopler İşleme 23
Takip 2
Dopler İşleme 31
Filtreleme 3
Dopler İşleme 32
Dopler İşleme 33
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
17
17
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
HSR DSP Konfigürasyon Aracı
• İşlem ve haberleşme konfigürasyonu sağlar
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
18
18
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
Sonuç
• Gelecek radar projelerinde de kullanılabilecek
ölçeklenebilir mimariler tasarlanmıştır.
• Güncel donanımların yetenek ve eksikleri öğrenilerek
bunlara uygun eniyileme yöntemleri geliştirilmiştir.
• Çok işlemcili mimarinin yan etkileri incelenerek,
bunlara uygun hata algılama ve önleme yetenekleri
geliştirilmiştir.
• Farklı karmaşıklıkta sistemlere adaptasyonu
hızlandırmak için görsel konfigürasyon araçları
hazırlanmıştır.
• Geliştirilen yöntemler Hava Savunma Radarı
(KALKAN) projesinde başarıyla kullanılmıştır.
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
19
19
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu
TEŞEKKÜRLER
Sinan Doğan
[email protected]
BAŞARIM09 I. Ulusal Yüksek Başarım ve Grid Konferansı
20
20
Radar, EH ve İstihbarat Sistemleri Grubu