基于PowerPC的高端信号处理系统研究

大运算量的科学计算以及高速实时信号处理靠传统的单处理机系统已无法完成，必须通过并行处理技术实现，特别是新一代的雷达信号处理系统功能强且结构和信号处理方式都很复杂，对实时性、运算精度、动态范围和数据吞吐量提出了更高要求，采用每秒几十亿至几百亿次浮点运算速度的大规模实时并行处理系统势在必行。 本论文对高端信号处理系统进行了较为深入的研究，在此基础上设计并实现了基于PowerPC的信号处理系统，以该系统为平台，研究了系统设计中的难点和热点问题，并提出了一些实现信号处理系统中关键技术的新方法。 通过对信号处理系统结构的研究，本文提出了基于SMP-Cluster架构的总体设计方案，设计并实现了SMP架构的PowerPC信号处理节点板，符合PICMG 2.16标准的千兆以网交换板，千兆高速背板和机箱管理模块。对信号处理硬件系统进行了设计、焊接、组装和调试；设计、编写了信号处理中的相关软件系统；移植了实时操作系统，编写了底层驱动。 本文在系统的研究开发过程中，对其中的关键技术运用了一些有一定创新性的设计和实现方法： 1、针对雷达信号处理特点，提出了基于SMP-Cluster架构信号处理系统，使系统扩展性和并行性大大提高； 2、采用PowerPC作为信号处理器，相比DSP，数据吞吐量、处理速度有一定的提高； 3、采用仿真分析方法，结合Cadence PCB工具，解决了高速背板的信号完整性和电源完整性等问题，使背板工作频率能达到3.125G； 4、采用机箱智能管理和热切换，来加强系统的可靠性、机箱管理。 实验表明，本论文所设计和实现的系统能满足海量运算需求，具有高可靠性 高冗余性、强扩展性和可管理性。

基于PowerPC的嵌入式计算机的研究与开发

嵌入式计算机在通信设备、军事、航空航天等领域有着广泛的应用。高端嵌入式计算机平台的国产化，对促进国内计算机系统向高性能、实时性、低功耗的方向发展，具有重要的意义和军事、民用应用价值。跟踪国外高端嵌入式计算机的发展，研究和研制更能适合我国实际系统需要的高端嵌入式计算机是本科题研究的主要内容。为了更及时的跟踪国外技术的发展，本文研究的侧重点在于如何利用国外的微处理器芯片，开发满足我国特殊需求的嵌入式计算机平台。 本文在分析国内嵌入式计算机特殊需求的基础上，在国内首次提出了基于PowerPC G4的高性能、宽温、低功耗嵌入式计算机的解决方案。研制具有自主知识产权的产品，填补国内在这一应用领域的空白。 如何从硬件设计、底层软件和结构等方面提高嵌入式计算机的高可靠性设计是本文研究的一项重要内容。在硬件设计的基础上，讨论了如何利用边界扫描BIT技术进行板级BIST设计的方法。为了提高设计的效率和一次成功率，如何通过仿真分析方法对嵌入式计算机进行了预设计是本文研究的另一项重要内容。为此，本文在硬件设计过程中分析了高端嵌入式计算机PCB设计中的关键网络，通过SI仿真分析方法，结合Cadence PCB工具，解决了信号完整性和电源完整性等问题。结合所设计的硬件系统，完成底层软件移植和驱动开发和系统的软硬件调试，解决调试中遇到的问题也是嵌入式计算开发过程的一项重要内容。本文利用BDI2000仿真器和Tornado开发环境完成了这一过程。 本论文提出的基于PowerPC的嵌入式计算机采用的是CPCI总线架构，包含多种外部接口，所设计和实现的系统能满足海量运算需求，具有高可靠性、强扩展性和实时性。具有较好的应用前景。