[发明专利]一种基于VPX总线结构的数据处理系统

说明书

技术领域

本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种基于VPX总线结构的数据处理系统。

背景技术

随着信息技术、嵌入式技术、人工智能技术和分布式并行计算技术的飞速发展与成熟，高性能数据处理系统在日常生活、科研、工业和医疗等众多领域得到了广泛的应用。未来社会将是一个高效的数字化社会，信息量、计算量和复杂度迅速膨胀，大量的语音、数据、图像、图形等信息需要计算机进行实时感知和处理。随着计算机在各个领域的深入应用，用户对高性能、抗恶劣环境的计算机提出了越来越高的要求。

目前应用广泛的通用数据处理平台主要基于插卡式PC系统，通过数据采集卡获取原始数据，CPU运行处理后将处理结果进行本地储存或者通过网络传输。随着信息量、计算量和复杂度的迅速膨胀，对处理系统的性能提出了更高的要求，使得仅靠CPU与板卡协作处理性能瓶颈越发突出，存在明显局限性：性能功耗比低、可扩展性差和对外数据带宽窄等。

当前也有一些大型计算机和巨型计算用于海量数据处理，虽然这些计算机的数据处理能力很强，数据吞吐量很大，但是由于体积庞大，价格昂贵，功耗高，数量少，很难广泛应用于通用高性能数据处理。

申请号为03143123.2的中国专利公开一种数据处理系统，其包括至少一个多核处理器,每个多核处理器至少具有两个处理核;若干处理平面,用于将所要处理的数据进行划分若干类别;其中,根据需要排列组合处理平面,分配给处理平面或平面组合相应的处理核,以实现各个处理平面/平面组合的数据处理。但由于多核处理器资源有限，所以数据交换比较慢，并且容量也比较小。

多年来，处理器性能的提升主要依赖于工作频率的提高，然而由于受到功耗及发热等因素的影响，这种做法已接近极限。但计算机的整体性能并非仅由CPU性能决定，在计算机的体系结构中，计算机I/O（输入输出）技术始终是一项十分重要的关键技术。其技术特性决定了计算机的I/O处理能力。从根本上讲，无论是现在还是将来，I/O技术都将制约计算机技术的发展和应用，在高端领域尤其如此。

随着计算机总线技术的不断发展，传统的并行总线正在逐渐退出历史舞台，出现了新一代的串行总线，如PCI-E，Rapid IO等，其中一些总线的传输速率可以达到10Gbps，在数字信号处理、图形处理等领域得到了广泛应用。但在坚固性和恶劣环境适应性方面还有所欠缺，而且在接口的模块化、动态重组、可维护性等方面也难以满足应用需求。

VPX总线是基于VME和高速串行总线的不断应用发展起来的，它对VME总线架构进行了重大改进，能够满足对于坚固性、多核处理器计算、DSP数据处理、多种串行技术集成应用的环境。多核处理器在性能、功耗、扩展性等方面具有明显优势，已成为国内外高性能处理平台的研究热点，开展基于多核处理器的高性能数据处理平台研究具有重要工程价值与理论指导意义。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种基于VPX总线结构的数据处理系统，具有强大的数据吞吐量和处理能力。

一种基于VPX总线结构的数据处理系统，包括：一主控子系统以及通过一数据交换子系统与主控子系统连接的多个数据处理子系统。

所述的主控子系统负责接收待处理数据，对各数据处理子系统的负载进行动态监测，并根据监测结果将待处理数据及对应的任务指令通过数据交换子系统分发给各数据处理子系统，最后汇总数据处理子系统处理后得到的最终数据并输出。

所述的待处理数据包括外部设备提供的原始数据或数据处理子系统处理后返回给主控子系统的中间数据。

所述的数据处理子系统负责通过数据交换子系统接收所述的待处理数据和任务指令，并根据任务指令对待处理数据进行处理，并将处理后得到的中间数据或最终数据通过数据交换子系统提交给主控子系统。

所述的主控子系统包括处理器以及与处理器相连的存储器。

所述的数据处理子系统包括处理器以及与处理器相连的存储器，数据处理子系统的处理器通过PCI-E交换机连接有多个浮点运算处理器。

所述的数据交换子系统包括处理器以及与处理器相连的存储器和以太网交换机；所述的以太网交换机通过以太网接口与数据处理子系统的处理器和主控子系统的处理器相连。

数据处理子系统的处理器和主控子系统的处理器均通过管理接口与数据交换子系统的处理器相连；所述的管理接口包括I2C接口、CAN总线接口和SPI接口等。这些管理接口都是串行总线，协议简洁，占用芯片管脚少，方便PCB（印刷线路板）布局布线，适合应用于在数据吞吐量不大的场合。