【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于星载高性能计算机，尤其涉及一种星载高性能计算系统及方法。
技术介绍
1、随着空间电子对抗、复杂气象应用、深空科学分析等需求越来越迫切，对空间用计算机提出了更高算力更高可靠性的要求。高性能计算机系统就是为满足处理大规模复杂计算任务需求应运而生，常应用在气候预测、地震成像、金融分析、工程模拟等数据分析领域。在地面系统中，一般采用集群计算机系统或大规模并行处理系统来实现。
2、集群计算机系统包括多个集群节点，这些集群节点使用标准网络技术彼此进行通信。各个集群节点配备有现成的通用处理器。在大规模并行处理系统中，大量处理器同时、并行地执行计算，通常也采用现成的通用处理器。然而，这些处理器趋向于使用专有网络技术，并且特别是适用于通信的软件。
3、国外有些案例采用通用处理器、许多核处理器和gpu(图形处理单元)相结合的计算系统，许多核处理器具有50多个核，gpu具有数百个简单计算核，构成计算机集群系统，但其巨大的功耗、能耗以及通信和器件的可靠性均无法满足空间产品的应用需求，性能低，有必要提出一种星载高性能计算系统，国内未见相关产品和相关专利。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供提出了一种星载高性能计算系统，采用三路算法路径分配的方法，自由分配以联合处理计算任务的方式，为星载高性能计算系统提供了可灵活配置算力的定制化设计，为商用高算力器件在空间产品上应用提供了参考实例。
2、本专利技术提供了一种星载高性能计算机系统，包括：至少一套电源模块、遥
3、所述遥测遥控通信控制模块，用于基于对空间辐射效应不敏感的器件对系统的遥测数据进行采集与下行转发操作，从而实现上行遥控指令的转发，并根据需求对与所述遥测遥控通信控制模块通信连接的其他模块进行加断电/复位和工作模式切换的指令输出；
4、所述多核处理与逻辑组合的存算模块，用于接收高性能计算所需的计算元数据，并在计算完成后将计算结果数据输出系统，模块内部实现高速数据接收、存储，并按预设算法所需资源特征将计算任务分配为相互独立的第一分配路径和第二分配路径，能够并行处理数据，通过axi总线进行数据交互；
5、所述ai处理器为核心的数据处理模块，用于基于ai模型进行学习或训练的算法，与存算模块间采用srio接口交互数据，形成第三分配路径；
6、所述内总线母板模块，用于连接所述电源模块、所述遥测遥控通信控制模块、所述多核处理与逻辑组合的存算模块及所述ai处理器为核心的数据处理模块形成系统的整体结构，且各个模块之间相互连通。
7、作为优选地，所述多核处理与逻辑组合的存算模块包括多核处理单元和逻辑组合单元，所述多核处理单元和逻辑组合单元分别与外部ddr存储模块连接，所述多核处理单元包括通过第一axi总线交互连接的第一处理器核、第二处理器核和第n处理器核，所述第一axi总线还与外部ddr存储模块连接，所述逻辑组合单元包括预处理模块，将计算元数据输入所述预处理模块并将处理后的数据存储于外部ddr存储模块，所述预处理模块通过第二axi总线进行数据交互，所述预处理模块通过所述第一axi总线与对应的处理器核进行数据交互，所述第二axi总线一端与所述第一axi总线连接，所述第二axi总线的另一端与所述第一srio接口连接。
8、作为优选地，所述第一分配路径的生成方式是将计算元数据输入逻辑组合单元后将数据送入预处理完成数据解帧、拼接、压缩、滤波的数据预处理操作，同时将预处理操作的处理数据存储在外部ddr存储器中。
9、作为优选地，所述第二分配路径的生成方式是将计算元数据输入逻辑组合单元后将数据通过axi总线写入多核处理单元中的外部ddr存储器中，等待多核处理器调用和处理算法。
10、作为优选地，所述数据处理模块包括第一ai处理器、第二ai处理器及第n ai处理器，所述第一ai处理器、所述第二ai处理器、所述第n ai处理器分别与外部ddr存储模块连接形成第三分配路径，在该分配路径下完成算法处理后输出处理后的结果数据，将处理后的结果数据通过第二srio接口返回至逻辑组合单元。
11、作为优选地，所述第一分配路径、第二分配路径和第三分配路径处理后的结果数据均返回所述逻辑组合单元，并通过对外接口将计算得到的结果数据输出系统。
12、作为优选地，所述多核处理与逻辑组合的存算模块，用于在进行高性能计算时，根据预设算法实际所需的算力资源特征和资源消耗量，并根据存算模块算力特征处理器mips/flops与组合逻辑单元slice计算，数据处理模块算力特征tops计算，进行合理的组合分配，确定系统实际使用模块种类和数量。
13、作为优选地，所述多核处理与逻辑组合的存算模块，用于对图像数据的特征识别和提取时，所述预设算法的方式为输入图像数据解帧、拼接、压缩、滤波，将预处理后的数据传输给多核处理器进行比对处理，实际需要消耗资源类型为逻辑资源部分含解帧ip核、拼接ip核、压缩ip核、滤波ip核，运算处理部分含比对算法处理app。
14、作为优选地，所述内总线母板模块，还用于根据算力需求能够对所述多核处理与逻辑组合的存算模块和所述数据处理模块进行拓展。
15、作为优选地，所述对图像数据的特征识别和提取时，将计算元数据先通过第一分配路径完成数据预处理，将处理后的数据通过第二分配路径完成图像的特征提取后，将结果数据返回至逻辑组合模块。
16、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
17、本专利技术采用三路算法路径分配的方法，自由分配以联合处理计算任务的方式，即星载高性能计算系统包括三种不同资源的算力组合，以互联的多核处理与逻辑组合的存算模块、ai处理器为核心的数据处理模块实现。计算任务分配为三条路径，一路分配给逻辑组合处理，一路分配给多核处理，一路分配给ai处理器为核心的数据处理模块，不同模块可被自由分配以联合处理计算任务，各路采用独立的存算结构，可并行处理数据。为星载高性能计算系统提供了可灵活配置算力的定制化设计，为商用高算力器件在空间产品上应用提供了参考实例，通过灵活分配算力的方法实现高能耗比的高性能计算系统。
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1.一种星载高性能计算机系统，其特征在于，包括：至少一套电源模块、遥测遥控通信控制模块、多核处理与逻辑组合的存算模块、AI处理器为核心的数据处理模块和内总线母板模块；
2.根据权利要求1所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述多核处理与逻辑组合的存算模块包括多核处理单元和逻辑组合单元，所述多核处理单元和逻辑组合单元分别与外部DDR存储模块连接，所述多核处理单元包括通过第一AXI总线交互连接的第一处理器核、第二处理器核和第N处理器核，所述第一AXI总线还与外部DDR存储模块连接，所述逻辑组合单元包括预处理模块，将计算元数据输入所述预处理模块并将处理后的数据存储于外部DDR存储模块，所述预处理模块通过第二AXI总线进行数据交互，所述预处理模块通过所述第一AXI总线与对应的处理器核进行数据交互，所述第二AXI总线一端与所述第一AXI总线连接，所述第二AXI总线的另一端与所述第一SRIO接口连接。
3.根据权利要求2所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述第一分配路径的生成方式是将计算元数据输入逻辑组合单元后将数据送入预处理完成数据解帧、拼接、压缩、滤波的
4.根据权利要求2所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述第二分配路径的生成方式是将计算元数据输入逻辑组合单元后将数据通过AXI总线写入多核处理单元中的外部DDR存储器中，等待多核处理器调用和处理算法。
5.根据权利要求1所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述数据处理模块包括第一AI处理器、第二AI处理器及第N AI处理器，所述第一AI处理器、所述第二AI处理器、所述第N AI处理器分别与外部DDR存储模块连接形成第三分配路径，在该分配路径下完成算法处理后输出处理后的结果数据，将处理后的结果数据通过第二SRIO接口返回至逻辑组合单元。
6.根据权利要求2所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述第一分配路径、第二分配路径和第三分配路径处理后的结果数据均返回所述逻辑组合单元，并通过对外接口将计算得到的结果数据输出系统。
7.根据权利要求1所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述多核处理与逻辑组合的存算模块，用于在进行高性能计算时，根据预设算法实际所需的算力资源特征和资源消耗量，并根据存算模块算力特征处理器MIPS/FLOPS与组合逻辑单元SLICE计算，数据处理模块算力特征TOPS计算，进行合理的组合分配，确定系统实际使用模块种类和数量。
8.根据权利要求1所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述多核处理与逻辑组合的存算模块，用于对图像数据的特征识别和提取时，所述预设算法的方式为输入图像数据解帧、拼接、压缩、滤波，将预处理后的数据传输给多核处理器进行比对处理，实际需要消耗资源类型为逻辑资源部分含解帧IP核、拼接IP核、压缩IP核、滤波IP核，运算处理部分含比对算法处理APP。
9.根据权利要求1所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述内总线母板模块，还用于根据算力需求能够对所述多核处理与逻辑组合的存算模块和所述数据处理模块进行拓展。
10.根据权利要求8所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述对图像数据的特征识别和提取时，将计算元数据先通过第一分配路径完成数据预处理，将处理后的数据通过第二分配路径完成图像的特征提取后，将结果数据返回至逻辑组合模块。
...【技术特征摘要】
1.一种星载高性能计算机系统，其特征在于，包括：至少一套电源模块、遥测遥控通信控制模块、多核处理与逻辑组合的存算模块、ai处理器为核心的数据处理模块和内总线母板模块；
2.根据权利要求1所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述多核处理与逻辑组合的存算模块包括多核处理单元和逻辑组合单元，所述多核处理单元和逻辑组合单元分别与外部ddr存储模块连接，所述多核处理单元包括通过第一axi总线交互连接的第一处理器核、第二处理器核和第n处理器核，所述第一axi总线还与外部ddr存储模块连接，所述逻辑组合单元包括预处理模块，将计算元数据输入所述预处理模块并将处理后的数据存储于外部ddr存储模块，所述预处理模块通过第二axi总线进行数据交互，所述预处理模块通过所述第一axi总线与对应的处理器核进行数据交互，所述第二axi总线一端与所述第一axi总线连接，所述第二axi总线的另一端与所述第一srio接口连接。
3.根据权利要求2所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述第一分配路径的生成方式是将计算元数据输入逻辑组合单元后将数据送入预处理完成数据解帧、拼接、压缩、滤波的数据预处理操作，同时将预处理操作的处理数据存储在外部ddr存储器中。
4.根据权利要求2所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述第二分配路径的生成方式是将计算元数据输入逻辑组合单元后将数据通过axi总线写入多核处理单元中的外部ddr存储器中，等待多核处理器调用和处理算法。
5.根据权利要求1所述的星载高性能计算机系统，其特征在于，所述数据处理模块包括第一ai处理器、第二ai处理器及第n ai处理器，所述第一ai处理器、所述第二ai处理器、所述第n a...
【专利技术属性】
技术研发人员：高洁，田文波，滕树鹏，张宁，王滔，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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