机载多用途计算平台设计

开放式系统架构航电系统中的机载计算平台需要提供高性能共享软硬件资源,包括通用数据处理资源、信号处理资源、图像处理资源、并行计算处理资源、网络传输资源、大容量存储资源等。为满足机载计算平台多种资源组合的需求,开展了多用途计算平台的设计,该设计参考VITA系列规范,通过CPU、GPU、FPGA等COTS器件的灵活使用来满足多种功能资源的需求。

基于OpenVPX标准的异构融合处理模块软硬件协同设计研究

随着计算机软硬件技术的持续进步,机载计算平台集成的任务功能日益增多,导致平台内部的计算需求在规模和复杂性上不断攀升。面对智能化应用的迅猛增长,传统的单一处理器架构已不足以应对多样化的复杂任务。为此,基于OpenVPX标准,定义并设计了一种符合硬件开放式架构的3U异构融合处理模块,以适应多种复杂任务的需求。文中还提出了一种异构计算资源池化技术,旨在实现多类型任务应用的快速部署和高效运行,同时降低通信延迟,显著提升计算平台的处理能力和适用性。最后进行了实验验证,结果表明与多CPU架构相比,文中所设计的异构融合处理模块在执行特定神经网络算法时,处理时间缩短了约4.8倍,证明了其在性能上的显著提升。该研究成果不仅展示了异构融合处理模块在机载智能计算应用中的显著性能优势,而且为航空计算平台的未来发展提供了创新的解决方案和技术支持。

面向机载应用的领域专用加速器研究

机载环境下数据处理规模的剧增以及人机混合智能的应用使得传统的以CPU为核心计算单元的架构已不能满足计算需求。在满足延时、精度等指标的情况下,选用高能效的处理器或处理器组合来快速准确地处理这些数据成为机载计算领域面临的重要问题。按照常规处理器、领域专用加速器两大类型对各自主要代表性处理器的架构特点进行了分析和总结,得出了各类处理器在机载情况下的主要适用场景和应用情况。根据领域专用的设计思想开发了面向数据关联应用的专用加速器,对数据关联算法中的统计距离计算和分簇处理这两个计算瓶颈进行了定制化的加速设计,并在基于FPGA的平台上进行了测试验证,结果表明,加速器对于统计距离计算的加速效果约为FT2000/4单核性能的10倍,对于分簇处理的加速效果约为FT2000/4单核性能的3倍,整体运算速度相比FT2000/4处理器的单核提升了5倍。