一、并行處理器概念

　　并行處理器指可以一次可處理多個(gè)運(yùn)算的處理器。雙核處理器也是并行處理器，因?yàn)槠湟淮慰蛇\(yùn)行兩個(gè)運(yùn)算（以此類推），但其本質(zhì)上還是串行處理器的組合，所以提起并行處理器，一般指經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的多線程處理器。

　　二、并行處理器結(jié)構(gòu)

　　并行處理器結(jié)構(gòu)圖如圖所示：

　　這種系統(tǒng)有N個(gè)處理部件（PE），M個(gè)主存存賒體（M個(gè)內(nèi)存模塊）和一些或者N個(gè)控制部件（CU）以及輸入/輸出通道；最重要的系統(tǒng)部件是互速網(wǎng)絡(luò)，它可以使各個(gè)部件進(jìn)行數(shù)據(jù)或按制信號(hào)方面的通信。

　　三、并行處理器分類

　　如果按性質(zhì)來進(jìn)行分類，則有些處理器是模凌兩可的：既可算作這一類，又可算作另一類；按照費(fèi)林的意見，又可分為單指命流多數(shù)據(jù)流系統(tǒng)和多指令流多數(shù)據(jù)流系統(tǒng)。這里列出的只是一些重要的應(yīng)算作并行處理器的系統(tǒng)：

　　（1）向量/流水線處理器

　　STAR-100（CDC公司）

　　CYBER 203/205（CDC公司）

　　T1-ASC（德克薩斯儀表公司）Cray-1（克雷研究公司）

　　（2）并行處理器系統(tǒng)

　　ILLIAC IV（依里諾斯大學(xué)，布勞斯公司）

　　SOLOMOM（西屋公司）

　　PEPE（貝爾實(shí)驗(yàn)室、布勞斯公司系統(tǒng)發(fā)展公司）

　　BSP（布勞斯公司）

　　DAP（ICL公司）

　　CHOPP（哥倫比亞大學(xué);蘇里萬學(xué)會(huì)）

　　C.mmp.Cm（卡內(nèi)其/梅隆大學(xué)）

　　T16（Tandem公司）

　　EGPA（埃爾朗根/諾爾貝爾格大學(xué)）

　　（3）相聯(lián)處理器ECAM

　　STARAN（古得依爾宇航公司）

　　ECAM（霍尼威爾公司）

　　OMEN（商特爾公司）

　　ALAP（休斯飛機(jī)公司）

　　（4）算法數(shù)組處理器

　　IBM 2938/3835（IBM公司）

　　MAP III（數(shù)據(jù)控制公司）

　　UAP（尤尼瓦克公司）

　　AP-120B/190L（浮點(diǎn)系統(tǒng)公司）

　　FPS-164（浮點(diǎn)系統(tǒng)公司）

　　ATP（Datawest公司）

　　四、并行處理系統(tǒng)

　　所有的并行處理系統(tǒng)均可視為以處理器為節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)并行處理時(shí)必須考慮許多問題，其中的兩個(gè)重要問題是處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)處理器的設(shè)計(jì)。高速數(shù)字信號(hào)處動(dòng)系蛛屬于專用機(jī)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與所要實(shí)現(xiàn)的算法有密切的關(guān)系，且對(duì)其通用性不需要而且也不應(yīng)該有很高的要求（通用機(jī)有很高的通用性，但相應(yīng)地有很大的管現(xiàn)開銷）。良好的專用并行處理系統(tǒng)應(yīng)具有如下一些共同特點(diǎn)。

　　（1）模塊化處理系統(tǒng)由種類不多的模塊組成。這既便于節(jié)點(diǎn)及通訊硬軟件設(shè)計(jì)，又便子系統(tǒng)的擴(kuò)展，而且也降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性；

　　（2）流水處理這可以大大提高處理速度，是并行系統(tǒng)必須具有的特點(diǎn)之一；

　　（3）局域性這包括局域的數(shù)據(jù)流和控制流。由于無論在芯片級(jí)還是系統(tǒng)級(jí)，通訊問題均是關(guān)鍵，因而局域性非常重要。

　　并行處理系統(tǒng)的框圖

　　處理系統(tǒng)的中心部分由一個(gè)調(diào)度器及四個(gè)處理器組成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可以很易擴(kuò)展其處理器的數(shù)量，系統(tǒng)還包含A/D、D/A及串口和并口。系統(tǒng)的重構(gòu)通過對(duì)調(diào)度器和其它處理器的軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可設(shè)置成線性、環(huán)形、星形、車輪形等各種結(jié)構(gòu)形式，以適于多種應(yīng)用。

　　調(diào)度器亦是一個(gè)處理器，用于系統(tǒng)的調(diào)度和控制，也可完成一定的處理運(yùn)算。它主要用于向處理器發(fā)出各種控制命令，控制調(diào)度總線的復(fù)用，轉(zhuǎn)發(fā)微機(jī)和各處理器之間的控制和數(shù)據(jù)。所有程序和初始數(shù)據(jù)均由微機(jī)產(chǎn)生，再經(jīng)由調(diào)度器轉(zhuǎn)至各處理器。要顯示打印的結(jié)果亦由調(diào)度器轉(zhuǎn)至微機(jī)。

　　系統(tǒng)的運(yùn)算主要由處理器完成。現(xiàn)系統(tǒng)有 個(gè)接水上一樣的處理器，只是在第一個(gè)處理器中加入FIFO，用于作為輸入數(shù)據(jù)通道。

　　處理器的組成如圖：

　　系統(tǒng)共有三種總線： 測(cè)試總線、調(diào)度總線和環(huán)形總線。測(cè)試總線用于傳輸微機(jī)和處理系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)、微機(jī)向處理系統(tǒng)傳送程序、初始化信息及控制命令；調(diào)度總線完成調(diào)度器和其余處理器的信息傳輸；環(huán)形總線將四個(gè)處理器連接成環(huán)形結(jié)構(gòu)。

　　并行處理器是實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)許多需要完成復(fù)雜計(jì)算（如矩陣計(jì)算）的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的不可避免的選擇。

　　五、基于并行處理器的快速車道線檢測(cè)系統(tǒng)

　　快速車道線檢測(cè)片上系統(tǒng)的構(gòu)架圖

　　它包含一個(gè)32X32的PE陣列、陣列程序存儲(chǔ)器ROM和陣列控制器、雙RISC核子系統(tǒng)、仲裁器和多路選擇器MUX等模塊。PE陣列包含有陣列輸入和輸出端口。整個(gè)陣列構(gòu)成一個(gè)并行單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）系統(tǒng)，在陣列控制器的控制下，通過陣列程序存儲(chǔ)器ROM供給指令，實(shí)現(xiàn)各種圖像并行預(yù)處理。雙RISC核子系統(tǒng)則有兩個(gè)RISC處理器及相應(yīng)的指令存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM構(gòu)成，它們通過AHB總線互聯(lián)。雙RISC核通過仲裁器控制多路選擇器MUX，實(shí)現(xiàn)和PE陣列以及外部的互連。雙RISC核子系統(tǒng)從PE陣列獲取圖像預(yù)處理結(jié)果并行進(jìn)行高級(jí)圖像處理，并將處理結(jié)果通過多路選擇器MUX輸出。PE陣列控制器和雙RISC子系統(tǒng)之間能夠互相通信，實(shí)現(xiàn)PE陣列并行處理和雙RISC核并行處理之間的同步，從而使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致工作。

　　這個(gè)系統(tǒng)充分考慮檢測(cè)過程圖像處理的并行特征。基于圖像處理的檢測(cè)過程，包含有大數(shù)據(jù)量低復(fù)雜度的圖像預(yù)處理和小數(shù)據(jù)量高復(fù)雜度的高級(jí)圖像處理。圖像預(yù)處理是由整塊圖像所有像素共同參與的過程，呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)量的龐大，而每個(gè)像素的處理僅僅是和相鄰像素之間按一定權(quán)重因子的加減運(yùn)算，屬于低復(fù)雜度的局部運(yùn)算。因而圖像預(yù)處理是一個(gè)適合于2維并行的處理。本系統(tǒng)中，采用PE陣列的2維并行結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)圖像的預(yù)處理，從而顯著提高圖像預(yù)處理的速度。而高級(jí)圖像處理實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的過程，是基于預(yù)處理結(jié)果獲取的特征信息，因而數(shù)據(jù)量大為減小，且數(shù)據(jù)量之間相關(guān)性不大，需要做各種變換，涉及多次的乘法，查詢，統(tǒng)計(jì)，排序等