同步数据流可视化建模和调度优化的实现与研究

数据流是为解决数字信号处理领域应用程序设计、开发难度大等问题而提出的，和传统的控制流相比，数据流能够更加自然地描述信号处理系统，更加清晰地表达系统的并发性。应用数据流设计的信号处理系统具有较高的性能，采用数据流语言能够大大加速DSP应用程序的设计和开发。同步数据流（Synchronous Data Flow，简称SDF）基于数据流，它和数据流最大的不同在于：SDF的计算单元在编译时刻消耗数据和产生数据的数目固定，这一特点决定了采用SDF设计和建立的模型能够在编译时刻确定调度序列，使得SDF适合用于多速率信号处理系统的建模。模型化多处理器系统Modex是一个面向同步数据流的可视化建模系统，它支持开发人员运用SDF进行可视化建模、为建立的模型生成调度序列、对调度序列进行空间优化、为建立的模型生成面向目标平台的C语言代码、对模型仿真验证、对模型进行资源消耗评估、将模型映射到指定的处理器执行等。 本文介绍Modex系统的两个关键技术：可视化建模和SDF调度序列空间优化的实现和研究。文章着重介绍SDF模型描述语言的定义，图元的构建和组织，图元的图形显示，控制图元的控制器，直接操作图元的命令对象，图元和视图之间的同步机制以及图形编辑器等部分的设计和实现。Modex系统的可视化建模基于GEF(Graphical Editing Framework)，为同步数据流建模提供了丰富的可视化编辑操作，同时图元和视图之间松散耦合，可视化建模具有良好的互操作性以及扩展性。文章针对调度序列的空间优化提出了将SAS(Single Appearance Sequence）和非SAS类型调度序列相结合的思想，并基于该思想设计了生成空间优化的非SAS类型调度序列算法IAO（Increase Available Output），并结合EA(Evolutionary Approach)算法实现了面向通用,特别是存在反馈环的SDF模型的空间优化方案SGUTS（Solution for General Graph Using Two Kinds of Sequences）。SGUTS是一个层次化的优化框架，它通过聚集将一个存在反馈的模型分为上层模型和下层模型，然后采用EA、IAO算法分别为这两层模型进行优化，从而得到整个模型的优化结果。SGUTS不仅解决了存在反馈环的SDF模型空间优化问题，而且相比较其他算法，SGUTS取得了较好的优化结果。