● 摘要
弹载计算机已经成为现代导弹信号处理、制导与控制系统的核心装置，随着数字化、高精度、射程、实时性和高可靠性等功能的提高，各种算法复杂度将会以指数级增长，对弹载机的性能、控制和信息交换速度要求也会急剧提高，使其结构必然发展成为分布式并行的计算结构，各子系统信号处理机分布式协同，而各子系统也向并行多处理机发展，从而形成一个复杂的分布式多级并行结构。目前，并行硬件技术得到了迅速的发展；但是并行软件系统的设计和实现存在着开发效率低、质量难以保证和可移植性差等问题。针对这些问题，可以采用开发标准并行库的方法加以解决。采用标准并行库开发高性能计算程序的基本思想是：并行库面向特定的应用领域，把一些典型并行算法进行封装，提供给用户高层次的应用程序接口；用户只需要根据自己的需求，调用相应的库函数接口，就可以编写出并行程序。本课题借鉴高性能嵌入式计算软件计划（High Performance Embedded Computing Software Initiative, HPEC_SI）的解决方法，基于消息传递接口（Message Passing Interface, MPI）的消息传递机制，对弹载软件开发图像/信号处理中的一些典型并行算法以类组件的方式进行封装，设计和实现了具有面向对象特征的、用于弹载软件图像/信号处理的并行向量库，提供给应用软件开发人员一个良好的并行软件开发环境。本文基于消息传递的SPMD 并行计算编程模型，采用层次式结构模式将并行库划分为四个层次：应用组件层，抽象数据层，数据划分层和并行支撑层。其中应用组件层把矩阵向量运算、并行快速傅里叶变换、并行卡尔曼滤波等的并行算法封装成类组件，为用户提供了高层次的接口；另外三层分别实现数据抽象、数据划分和并行机制支持三方面功能，每一层都有具体的组件和明确的接口定义。这种层次式结构有利于并行应用开发的任务分解，便于应用程序在不同并行体系结构间的移植，提高了应用软件的质量。同时结合课题背景，在弹载并行软件开发环境框架下，对用户接口层的组件进行了正确性的测试。最后客观地评价了现阶段的工作成果，对存在的问题进行分析，并对这些问题的解决提出了切实可行的方案。