一种声频集成信号处理机的高性能CPU-GPU协同处理架构制造技术

本发明专利技术公开了一种声频集成信号处理机的高性能CPU‑GPU协同处理架构，属于声频集成信号处理技术领域，该架构基于动态优先级调度模型，通过分层资源管理与协议级优化，实现CPU与GPU的高效协同，硬件层采用多GPU集群与分布式存储节点，支持高并发任务处理；传输层融合RapidIO与以太网协议，分别适配短帧控制信号与长包数据流；应用层通过动态优先级权重计算任务资源需求，结合归一化分配算法保障关键任务低时延。该架构在声频信号处理场景中，任务调度效率提升40%，短帧传输时延低至0.5，长数据流吞吐量达100Gbps，可满足复杂声学环境下的实时性与计算精度需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于声频集成信号处理，具体涉及一种声频集成信号处理机的高性能cpu-gpu协同处理架构。

技术介绍

1、水声信号处理技术是解决水下探测问题的重要手段。水声信号处理技术通过研究海洋中的声传播特性与目标在混响和噪声下的声学特性，完成强干扰背景下的目标检测、目标参数估计和目标识别。

2、在水下通信、海洋监测和水声导航系统中，声频信号处理对计算实时性、吞吐量及精度要求极高，传统架构面临以下挑战：在传统异构计算中，cpu负责任务调度与逻辑控制，gpu承担并行计算，但二者常因数据传输瓶颈或任务分配不合理，导致资源利用率不足；现有调度算法（如轮询、静态优先级）无法动态响应突发高优先级任务（如雷达波束控制指令），导致关键任务时延波动大，难以满足微秒级实时性需求；声频处理场景需同时传输短帧控制信号（如波束指向参数）与长包数据流（如原始声频信号），单一网络协议（如纯以太网或rapidio）难以兼顾低时延与高吞吐量；传统集中式架构在gpu节点或存储故障时易引发系统崩溃，且算力扩展依赖硬件堆叠，成本高昂。

3、因此需要提出一种声频集成信号处理机的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种声频集成信号处理机的高性能CPU-GPU协同处理架构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的声频集成信号处理机的高性能CPU-GPU协同处理架构，其特征在于，任务调度中间件的动态优先级策略通过以下步骤实现：

3.根据权利要求2所述的声频集成信号处理机的高性能CPU-GPU协同处理架构，其特征在于，资源优化模块基于带宽分配算法进行通信资源动态分配，其中，分配机制为：为实时类任务固定保留总带宽的20%；当高优先级任务请求带宽时，允许强制回收低优先级任务已分配的带宽资源；

4.根据权利要求3所述的声频集成信号处理机的高性能CPU-GPU协同处理...

【技术特征摘要】

1.一种声频集成信号处理机的高性能cpu-gpu协同处理架构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的声频集成信号处理机的高性能cpu-gpu协同处理架构，其特征在于，任务调度中间件的动态优先级策略通过以下步骤实现：

3.根据权利要求2所述的声频集成信号处理机的高性能cpu-gpu协同处理架构，其特征在于，资源优化模块基于带宽分配算法进行通信资源动态分配，其中，分配机制为：为实时类任务固定保留总带宽的20%；当高优先级任务请求带宽时，允许强制回收低优先级任务已分配的带宽资源；

4.根据权利要求3所述的声频集成信号处理机的高性能cpu-gpu协同处理架构，其特征在于，资源优化模块的能耗控制策略包括：当系统负载<30%时，关闭冗余gpu实例，并通过dvfs技术降低cpu主频至基准值的60%。

5.根据权利要求4所述的声频集成信号处理机的高性能cpu-gpu协同处理架构，其特征在于，板级通信接口的传输模式包括：当数据包大小l≥2mb时，启用srio 4x接口的4通道绑定模式；当数据包大小l<256kb时，启用srio单通道模式；并为每个srio接口分配1条备份...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，徐峰，朱大伟，杨芳，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：