3.3 共享存儲區(qū)的網絡心跳

在多CPU 系統中，所有的處理器只有當共享存儲區(qū)域初始化后才可以通過網絡進行通信，所以各個處理器需要知道共享網絡是否處于激活狀態(tài)或是就緒狀態(tài)。在這里采用心跳檢測的方法使各個處理器得知網絡的狀態(tài)。

心跳（heartbeat）是一個計數器，它被主處理器每1 秒進行計數，其他處理器靠監(jiān)視心跳值來確認共享網絡是否處于正常。其他處理器監(jiān)視心跳一般是每隔幾秒進行一次（根據具體情況而定）。共享存儲器心跳偏移地址被放置在共享存儲器包頭的第5個4 個節(jié)的字中。如圖3 所示。

圖3 心跳數據包

3.4 處理器之間的通信

處理器之間通信可以采用中斷方式也可以采用查詢方式。每一個處理器都有一個輸入隊列用來接收其它處理器發(fā)送來得的數據包，當采用查詢方式時，處理器以固定時間間隔查詢隊列是否接收到數據。當使用中斷方式時，發(fā)送處理器通知接收處理器輸入隊列中有數據。中斷方式可以采用總線中斷或是郵箱中斷，它比查詢方式更有效。

多CPU 的并行系統類似于一個嵌入式分布式系統，它們之間的通信可采用分布式消息隊列、分式數據庫技術。分布式消息隊列和分布式數據庫技術相結合，給系統中的所有處理器提供了一個透明化的通信平臺。處理器訪問分布式消息隊列，就好象是訪問自己的資源一樣。分布式消息隊列技術可以簡化應用程序的設計，加快系統開發(fā)。

3.5 多處理器之間的資源分配

在具有多處理器的單板計算機系統中，最重要的一點是要考慮任務的并行執(zhí)行效率，多個處理器均需要訪問外圍設備和進行數據通信，這樣就存在外部設備的分配問題。

對設備資源的分配，有兩種：一是定制（即靜態(tài)分配），即單板計算機在設計時就將資源分配好，缺點是適應性不強，資源不能根據用戶的需求而改動；二是動態(tài)分配，在板上加載FPGA 邏輯，預留軟件接口，用戶可根據任務的要求動態(tài)指定。整個資源控制是透明的，不需要知道是哪個CPU控制。在硬件設計時，要考慮對CPU及外部設備訪問的仲裁、優(yōu)先級設置等，防止由于訪問臨界資源而造成的沖突。軟件則應該指定是那一個CPU使用特定設備，其余CPU 訪問時要互斥進行。

4 多處理器并行計算機的性能

在該系統中采用CPU 類型為Intel Pentium3處理器，主頻是700MHz。測試方法，用相同功能的數據處理算法，將之分解為模塊，分別運行在系統的各個處理器中。測試結果分析，和單CPU相比，采用兩塊CPU處理，運算性能可提高60%~70%；采用三塊CPU，運算性能至少達到2倍。我們知道，影響這個測試結果的最大因素是測試方法，將相同功能的算法分解到多個處理器，分解的方法直接決定綜合處理效率。但可以肯定，多個處理器并行處理設計，可大大提高系統的運算效率。

5 結束語

多CPU 的并行計算機技術，在很大程度上提高了系統計算速度，突破了單CPU 處理速度的極限。同時采用多個CPU 的單板計算機設計，可以減少計算機系統的體積、降低開發(fā)成本、減少系統的開發(fā)周期。本文中介紹的技術，在我所設計的計算機系統中已經實現并且得到軟硬驗證，所采用的CPU 類型包括DSP、pentium3 等系列。