CN105446798A - 一种多核处理系统及方法以及移动终端 - Google Patents

一种多核处理系统及方法以及移动终端 Download PDF

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陈军伟
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Abstract

本发明公开了一种多核处理系统及方法以及移动终端，属于基带处理技术领域，系统包括多个处理单元、分配单元以及存储单元，处理单元的处理时间在一个系统周期内被划分为多个时长相等的时间片；方法包括：首先将每个处理单元的处理时间划分成多个时间片，并分配每个时间片内需要处理的子任务，随后处理单元开始处理子任务，并从共享内存中读取相应的处理数据；在处理完成后将相应的处理数据保存于共享内存中，以供其他处理单元在其他时间片内调用。上述技术方案的有益效果是：上述技术方案的有益效果是：对时序关系严格控制，任务安排清晰，避免核间交互导致中断带来的额外开销和不确定因素，提升处理效率，符合通信系统的协同处理要求。

Description

一种多核处理系统及方法以及移动终端
技术领域
本发明涉及基带处理技术领域，尤其涉及一种多核处理系统及方法以及移动终端。
背景技术
在移动通信系统中，对信道处理时延的要求比较严格。所谓信道处理时延，即信道中的一个通信任务从开始处理到处理完毕所经过的时间。现有技术中，对于移动通信系统中的通信任务处理，必须严格按照相关通信协议规定的时延要求，即必须根据规定的时序关系内执行完相应的操作。
随着移动通信系统的不断演进，同一信道中需要处理的通信任务变得越来越多，单核的数字处理器(DigitalSignalProcessor)逐渐难以满足多任务的处理要求，因此需要增加双核甚至三核的DSP系统来匹配通信系统的日常任务处理量。
现有技术中对于多核DSP系统的时间管理不够严格，可能导致任务处理在时序上无法满足通信系统的要求。
发明内容
根据现有技术中存在的问题：
1)现有的多核DSP系统中的核间中断较多，任务处理比较繁琐，处理效率低下；
2)现有的多核DSP系统中的时间管理比较混乱，有可能造成同一时间点内处理任务发生重叠，从而在时序关系上无法满足通信系统的要求。
现提供一种多核处理系统及方法以及移动终端，具体包括：
一种多核处理系统，适用于设置有通信单元的移动终端，所述多核处理系统中包括多个处理单元；其中，包括：
分配单元，分别连接每个所述处理单元，用于在一个系统周期内将每个所述处理单元的处理时间划分成多个时长相等的时间片，并将所述通信单元的信道处理任务划分成多个子任务，根据每个所述处理单元的每个所述时间片分配相应的所述子任务；
存储单元，分别连接每个所述处理单元，以及所述分配单元，用于保存所述子任务及所述子任务的处理数据；
所述分配单元还用于将所述子任务对应的处理数据保存于所述存储单元中；
所述处理单元从所述存储单元中读取需要处理的所述子任务，并将相应的所述处理数据存储至所述存储单元。
优选的，该多核处理系统，其中，还包括：
多个定时单元，每个所述定时单元连接对应的所述处理单元，用于以所述时间片为周期向对应的所述处理单元发送中断控制指令。
优选的，该多核处理系统，其中，多个所述处理单元中包括一个主处理单元；
所述主处理单元分别连接每个所述定时单元，用于根据所述时间片设定所述定时单元发送所述中断控制指令的周期。
优选的，该多核处理系统，其中，多个所述处理单元根据一预设顺序形成一逻辑序列；
所述处理单元的处理时间的开始时刻如下述公式计算：
Tn,s＝T0+(n-1)Tp，
其中，
n为所述处理单元于所述逻辑序列中的序号；
Tn,s为第n个处理单元的处理时间的开始时刻；
T0为系统周期的开始时刻；
Tp为预设的时间偏移值。
优选的，该多核处理系统，其中，应用于WCDMA通信系统中，所述时间片的长度为256码片。
优选的，该多核处理系统，其中，应用于WCDMA通信系统中，所述时间偏移值为15码片。
优选的，该多核处理系统，其中，所述处理单元为DSP芯片。
一种多核处理方法，适用于设置有通信单元的移动终端内，其中包括多个处理单元；其中，
步骤S1，在一个系统周期内将每个所述处理单元的处理时间划分成多个时长相等的时间片，并将所述通信单元的信道处理任务划分成多个子任务，对每个所述处理单元的每个所述时间片分配相应的所述子任务，并保存对应所述子任务的处理数据；
步骤S2，所述处理单元在所述时间片内调用保存的所述处理数据对相应的所述子任务进行处理，输出并保存经过处理后形成的所述处理数据，以供其他所述处理单元调用并继续处理；
步骤S3，下一个所述时间片开始时，所述处理单元接收到一中断控制指令，进入下一个所述时间片内，并返回所述步骤S1。
优选的，该多核处理方法，其中，多个所述处理单元中包括一个主处理单元；
所述主处理单元根据所述时间片设定发送所述中断控制指令的周期。
优选的，该多核处理系统，其中，多个所述处理单元根据一预设顺序形成一逻辑序列；
所述处理单元的处理时间的开始时刻如下述公式计算：
Tn,s＝T0+(n-1)Tp，
其中，
n为所述处理单元于所述逻辑序列中的序号；
Tn,s为第n个处理单元的处理时间的开始时刻；
T0为系统周期的开始时刻；
Tp为预设的时间偏移值。
优选的，该多核处理方法，其中，所述处理单元为DSP芯片。
优选的，该多核处理方法，其中，应用于WCDMA通信系统中，所述时间片的长度为256码片。
优选的，该多核处理方法，其中，应用于WCDMA通信系统中，所述时间偏移值为15码片。
一种移动终端，其中，包括上述的多核处理系统。
一种移动终端，其中，采用上述的多核处理方法。
上述技术方案的有益效果是：在保证通信协议的总体时间节点的基础上对时序关系严格控制，任务安排清晰，避免交互导致中断所带来的额外开销和不确定因素，提升处理效率，符合通信系统的协同处理要求。
附图说明
图1是本发明的较佳的实施例中，一种多核处理系统的结构示意图；
图2是本发明的较佳的实施例中，主处理单元连接定时单元的结构示意图；
图3是本发明的较佳的实施例中，多核处理系统的任务分配时序图；
图4是本发明的较佳的实施例中，一种多核处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
现有的3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划)移动通信系统，尤其是WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess，宽带码分多址)通信系统中，通常采用多核DSP中断的方式处理任务。所谓多核DSP中断，是指在多任务环境下，一个DSP在处理单个任务时，在发生一些事件需要处理其他事务时向该DSP发送一中断控制指令，DSP中断当前正在处理的任务转而处理指定的事务，在处理完指定的事务后再回来处理自己的任务的过程。
但是在上述过程中，由于不同的DSP之间会频繁地交互，在核间交互时会产生核间中断，从而产生额外的开销和不确定因素，降低任务处理的效率。
基于上述原因，本发明的较佳的实施例中，如图1所示，提供一种多核处理系统，该多核处理系统具有一通信单元(未示出)。
本发明的较佳的实施例中，该多核处理系统具体包括：
多个处理单元1。本发明的较佳的实施例中，每个处理单元1的处理时间在一个系统周期内被划分成多个时长相等的时间片(如图3中所示的A-F，以及A`-F`)。而通信单元的信道处理任务同样被划分成多个子任务，并且被分配到每个处理单元1的时间片中。对于一个处理单元1而言，在一个单独的时间片中，其被分配处理一个子任务。进一步地，本发明的较佳的实施例中，处理单元1处理子任务，并输出相应的处理数据。
本发明的较佳的实施例中，上述处理单元为DSP芯片。
分配单元2，分别连接每个处理单元1。本发明的较佳的实施例中，分配单元2用于在一个系统周期内划分处理单元1的处理时间，将其划分成多个上述时间片，并将通信单元的信道处理任务划分成多个子任务，将其分别分配到每个处理单元1的每个时间片中。
本发明的较佳的实施例中，采用上述分配单元2的设置使处理单元1中的子任务以前向流水式的方式衔接分配。每个时间片的时长固定，时间片与时间片之间依次衔接，每个时间片中规定处理的子任务也是确定的，每个处理单元1在一个规定的时间片中只需要处理分配好的子任务即可。
存储单元3，分别连接多个处理单元1，用于保存上述处理单元1输出的处理数据。本发明的较佳的实施例中，在存储单元3中保存的处理数据与其来源的子任务对应。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，将处理数据保存于存储单元3中，可以供其他处理单元1在处理相应的子任务时进行调用。如此可以在时间上延续对该子任务的处理，大大提升处理效率。
本发明的较佳的实施例中，上述分配单元2还连接存储单元3，用于在分配子任务时将子任务对应的处理数据保存于存储单元3中。
本发明的较佳的实施例中，上述多核处理系统中还包括：
多个定时单元4，分别对应连接多个处理单元1。本发明的较佳的实施例中，每个定时单元4用于以一定的时间间隔为周期向对应的处理单元1发送中断控制指令。处理单元1在接收到该中断控制指令后停止当前子任务的处理，并将对该子任务的处理数据发送至存储单元3中保存，随后转向执行下一个时间片内指定的子任务。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述一定的时间间隔为时间片，即定时单元4以时间片为周期向对应的处理单元1发送中断控制指令。
本发明的较佳的实施例中，上述处理单元1中包括一个主处理单元，其他处理单元为辅处理单元。如图3所示，本发明的较佳的实施例中，将DSP0设定为主处理单元，其他处理单元例如DSP1为辅处理单元。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述定时单元4中的中断控制指令周期通过主处理单元DSP0设置，即如图2所示，主处理单元11分别连接多个定时单元4，并以其预设的时间片设置定时单元4的中断控制指令的周期。当设置完毕后，每个定时单元4均以该时间片为周期对相应的处理单元1发送中断控制指令。
本发明的较佳的实施例中，在WCDMA通信系统中，上述时间片可以被设定为256码片(chips)，而在CDMA2000通信系统中，上述时间片可以被设定为128码片(chips)。上述时间片可以根据不同通信系统的最小处理时间粒度进行设定。
本发明的较佳的实施例中，如图3所示为整个多核处理系统的任务分配时序示意，以系统中包括双核为示例。图3中，DSP0为主处理单元，DSP1为辅处理单元。系统分配DSP0首先开始处理子任务，随后DSP1开始处理子任务，因此DSP0与DSP1的处理时间的开始时刻之间具有一预设的时间偏移值，而该时间偏移值的设置可以延续至所有处理单元，即从主处理单元DSP0开始，所有处理单元以一预设的时间偏移值依序开始被分配的子任务进行处理。
则如上文所述，本发明的较佳的实施例中，多个处理单元根据一预设顺序形成一逻辑序列，而每个处理单元的处理时间的开始时刻如下述公式表示：
Tn,s＝T0+(n-1)Tp(1)
其中n为处理单元1于逻辑序列中的序号；
其中，Tn,s为第n个处理单元的处理时间的开始时刻；
T0为系统周期的开始时刻；
Tp为预设的时间偏移值。
本发明的较佳的实施例中，设置时间偏移值的目的在于：确保一个处理单元开始工作时，存储单元3中已经准备好相应的处理数据。换言之，主处理单元DSP0首先开始处理子任务，并在该时间偏移值内上传相应的处理数据至存储单元3中，这样能够保证下一个处理单元1在开始处理子任务时，存储单元3中已经存在可供调用的处理数据。对所有处理单元1依照上述时间偏移值进行排序，能够确保处理单元1开始处理子任务时能够调用存储单元1中保存的数据，而不会因为找不到结果导致处理出错。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述存储单元1为系统的共享内存。
本发明的较佳的实施例中，在WCDMA通信系统中，上述时间偏移值可以被设定为15码片(chips)。而时间偏移值的设定可以根据通信系统或者具体实现环境进行相应设定。
如图4所示，本发明的较佳的实施例中，还提供一种多核处理方法，具体包括：
步骤S1，在一个系统周期内将每个处理单元的处理时间划分成多个时长相等的时间片，并将通信单元的信道处理任务划分成多个子任务，对每个处理单元的每个时间片分配相应的子任务，并保存对应子任务的处理数据；
本发明的较佳的实施例中，处理单元在哪个时间片内处理哪个子任务，可由系统预先设定。因此，当处理单元的一个处理时间开始时，其在该处理时间的每个时间片内所处理的子任务已经被确定。
因此，本发明的较佳的实施例中，处理单元所处理的子任务之间以前向流水式的排列被分配，且彼此衔接。处理单元在一个时间片内处理被分配好的子任务，在处理开始时调用已保存的相应的处理数据，并在处理完毕后输出经过处理后形成的相应的处理数据，也即每个处理单元在每个时间片内处理子任务的过程是独立的，处理单元依照时间片的划分以及被分配的子任务，自动进行前向流水式的处理。
步骤S2，处理单元在时间片内调用保存的处理数据对相应的子任务进行处理，输出并保存经过处理后形成的处理数据，以供其他处理单元调用并继续处理；
本发明的较佳的实施例中，处理单元输出相应的处理数据至一存储单元中保存，进一步地，该存储单元为系统内部的共享内存，所有连接该共享内存的处理单元均可向共享内存中存储数据或读取数据。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述共享内存中保存的处理数据对应于相应的子任务，即处理相应子任务的处理单元可以从共享内存中读取处理数据，并进行后续处理。
本发明的较佳的实施例中，以时间片为中断控制指令的发送周期，向处理单元发送中断控制指令。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述多个处理单元中包括一主处理单元，该主处理单元首先开始处理一个处理时间内的子任务，并且用于以自身的时间片设置中断控制指令的发送周期。
步骤S3，下一个时间片开始时，处理单元接收到一中断控制指令，进入下一个时间片内，并返回步骤S1。
本发明的较佳的实施例中，依照时间片被划分的顺序，依次处理每个时间片内被分配的子任务，处理过程不受其他处理单元的影响。
综上所述，本发明提供的技术方案中，将处理单元在一个处理时间内的处理过程划分为多个时间片(即时间片)，并采用一个共享内存对每个处理单元的处理数据进行保存。
首先，系统对处理单元分配每个时间片的间隔时间，设定处理单元的处理时间的开始时刻，启动定时单元进行计时，并设定处理单元之间的开始时间偏移(即时间偏移值，通过给定的时间偏移值以及上述公式(1)能够计算得到每个处理单元的处理时间的开始时刻)；随后多个处理单元开始各自的处理过程：对于单个时间片中的子任务，提取该处理数据并在其基础上继续进行处理，在处理完成之后将相应的处理数据同样保存在共享内存中，供其他处理单元调用。这样的设置可以减少多核处理系统中多个DSP之间的中断，而且通过严格区分的时间片对处理时间进行严格管理，使其在符合通信系统要求的前提下提升任务处理的效率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种多核处理系统，适用于设置有通信单元的移动终端，所述多核处理系统中包括多个处理单元；其特征在于，包括：
分配单元，分别连接每个所述处理单元，用于在一个系统周期内将每个所述处理单元的处理时间划分成多个时长相等的时间片，并将所述通信单元的信道处理任务划分成多个子任务，根据每个所述处理单元的每个所述时间片分配相应的所述子任务；
存储单元，分别连接每个所述处理单元，以及所述分配单元，用于保存所述子任务及所述子任务的处理数据；
所述分配单元还用于将所述子任务对应的处理数据保存于所述存储单元中；
所述处理单元从所述存储单元中读取需要处理的所述子任务，并将相应的所述处理数据存储至所述存储单元。
2.如权利要求1所述的多核处理系统，其特征在于，还包括：
多个定时单元，每个所述定时单元连接对应的所述处理单元，用于以所述时间片为周期向对应的所述处理单元发送中断控制指令。
3.如权利要求1所述的多核处理系统，其特征在于，多个所述处理单元中包括一个主处理单元；
所述主处理单元分别连接每个所述定时单元，用于根据所述时间片设定所述定时单元发送所述中断控制指令的周期。
4.如权利要求1所述的多核处理系统，其特征在于，多个所述处理单元根据一预设顺序形成一逻辑序列；
所述处理单元的处理时间的开始时刻如下述公式计算：
Tn,s＝T0+(n-1)Tp，
其中，
n为所述处理单元于所述逻辑序列中的序号；
Tn,s为第n个处理单元的处理时间的开始时刻；
T0为系统周期的开始时刻；
Tp为预设的时间偏移值。
5.如权利要求1所述的多核处理系统，其特征在于，应用于WCDMA通信系统中，所述时间片的长度为256码片。
6.如权利要求5所述的多核处理系统，其特征在于，应用于WCDMA通信系统中，所述时间偏移值为15码片。
7.如权利要求1所述的多核处理系统，其特征在于，所述处理单元为DSP芯片。
8.一种多核处理方法，适用于设置有通信单元的移动终端内，其中包括多个处理单元；其特征在于，
步骤S1，在一个系统周期内将每个所述处理单元的处理时间划分成多个时长相等的时间片，并将所述通信单元的信道处理任务划分成多个子任务，对每个所述处理单元的每个所述时间片分配相应的所述子任务，并保存对应所述子任务的处理数据；
步骤S2，所述处理单元在所述时间片内调用保存的所述处理数据对相应的所述子任务进行处理，输出并保存经过处理后形成的所述处理数据，以供其他所述处理单元调用并继续处理；
步骤S3，下一个所述时间片开始时，所述处理单元接收到一中断控制指令，进入下一个所述时间片内，并返回所述步骤S1。
9.如权利要求8所述的多核处理方法，其特征在于，多个所述处理单元中包括一个主处理单元；
所述主处理单元根据所述时间片设定发送所述中断控制指令的周期。
10.如权利要求8所述的多核处理系统，其特征在于，多个所述处理单元根据一预设顺序形成一逻辑序列；
所述处理单元的处理时间的开始时刻如下述公式计算：
Tn,s＝T0+(n-1)Tp，
其中，
n为所述处理单元于所述逻辑序列中的序号；
Tn,s为第n个处理单元的处理时间的开始时刻；
T0为系统周期的开始时刻；
Tp为预设的时间偏移值。
11.如权利要求8所述的多核处理方法，其特征在于，所述处理单元为DSP芯片。
12.如权利要求8所述的多核处理方法，其特征在于，应用于WCDMA通信系统中，所述时间片的长度为256码片。
13.如权利要求10所述的多核处理方法，其特征在于，应用于WCDMA通信系统中，所述时间偏移值为15码片。
14.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-7所述的多核处理系统。
15.一种移动终端，其特征在于，采用如权利要求8-13所述的多核处理方法。
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