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基于 TMS320C6678 多核 DSP 实现 大尺寸快速傅里叶变换

一、需求分析

当前， 计算机处理器已经全面进入了多核时代， 无论是超级计算机、 服务器、 专用数据处理器（如数字信号处理器）等用于科研和企业服务的大型计算设备， 还是适用于家庭和个人的人计算机、智能手机、平板电脑、智能电视、路由器等 小型计算设备都无一例外的向着采用多核处理器的方向发展。 处理器设计的兼容性使得先前运行在单核处理器上的程序仍然可以在多核 处理器上运行。但是人们却发现，同样的程序运行在多核处理器上，运算和执行 速率却没有得到应有的提升。 人们意识到仅仅将原先在单核处理器上运行的程序 原封不动地搬至多核处理器上并不能完全利用多核处理器上每个处理核心的运 算性能。 但是人类在几十年的串行程序开发历程中，积累了大量的串行程序和算 法以及相应的开发经验。如何将这些串行化的程序和算法并行化，使其可以更好 的利用多核处理器的并行处理能力， 以提高程序的执行速度在程序设计领域具有 极高的研究价值。 随着多核 DSP 的出现，语音、图像和视频处理算法的并行处理在多核 DSP 的平台上得到了极大的效率提升。 本文采用 TI 的多核 DSP TMS320C6678 来实 现大尺寸单精度浮点 FFT 运算。把需要输入的数据放到外部存储器上，并把需 要计算的原始数据分配给不同的 DSP 内核。不同的 DSP 内核进行计算然后把输 出的数据输出到外部存储器上。 可以配置不同的内核参与计算，并且可以计算以 下尺寸的 FFT：16K，32K，64K，128K，256K，512K，1024K。统计不同内核 参与运算以及不同尺寸下大尺寸快速傅里叶变换所需的时间， 来对多核运算效率 有个清晰地认识。

二、硬件设计及处理器描述

2.1 TMS320C6678 简介 TMS320C6678 是德州仪器 （TI） 公司于 2011 年发布的一款基于 KeyStone 架构的 8 核数字信号处理器（DSP） 。该 DSP 支持浮点与定点混合运算，定位 的主要应用领域有：关键任务、高性能计算系统、通信、音视频处理、成像、图 像 处 理、 网 络 、 媒 体处 理 、 工 业 自动 化 、 自 动 化控 制 等 。 下 图 3 展 示 了 TMS320C6678 的原理结构框图。

以下是 TMS320C6678 的特性介绍： （1）8 个 TMS320CC66xTM DSP 核心子系统，每个子系统包括 1GHz 或者 1.25GHzde C66x 定/浮 CPU 核，存储器包括，32K 字节的 L1P 存储器/每核、32K 字节的 L1D 存储器/每核、512K 字节的二级存储器/每核。 （2）多核共享存储器的控制器（MSMC） 。4096KB 的 MSMSRAM，这块内 存由 8 个内核共享，为 MSM SRAM 和 DDR3_EMIF 设置的存储器保护单元。 （3）多核导航器 Keystone 架构。8192 个多用途硬件列队， 并且带有列队管 理器；基于包传输的 DMA，可以实现零系统开销传输。 （4）网络协处理器。 （5）外部设备。4 通道 SRIO2.1，每个通道支持 1.24/2.5/3.125/5G 波特率的 操作，支持直接的 IO 以及消息传递；支持 4 个 1X，2 个 2X，1 个 4X 以及 2 个 1X 加上 1 个 2X 的链接配置；超链接，支持与其他 Keystone 设备的连接，提供 资源的可测量性； 支持高到 50G 的波特率。 Gigabit 以太网交换子系统； 两个 SGMII

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