摘要： 本文首要扼要介绍了充溢奇想的航天年代，在此根底上，从一致的体系结构模型，虚拟的并行核算阵列与仿生的物理完结技能三个方面，评论了天基嵌入式MPP图画处理技能的功用，结构与物理完结问题。
关键词： 嵌入式；图画处理；人工智能；航天年代
充溢奇想的航天年代
1961年4月12日，苏联宇航员加加林乘“东方”1号载人飞船，创始了充溢奇想的航天年代，至今已有499名宇航员圆了飞天之梦，12名宇航员圆了登月之梦。21世纪，美国选用载人飞船不只要在月球上树立基地，并且要完结载人火星勘探。
正如瑞典的物理诺贝尔奖评委会主任Sune Svanberg所说的，“一个好的科研成果有时候就来自一个灵机一现的主意，而不是像培育运动员那样机械式的练习。诺贝尔奖鼓舞好奇心唆使下的无拘无束的研讨。”碳纳米管能承载比自身重5万倍物体的特别功用，使人们现在又产生了灵机一现的研发太空天梯的奇想，估量要50年后才会成功。
航天年代不只促进了运载火箭技能，应用卫星技能与深空勘探技能的迅猛开展，并且也使地基因特网开展成了天基太空网，延伸到了1亿2千万公里的火星，促进了天基嵌入式图画处理技能等航天微电子应用技能的迅猛开展。
嵌入式图画处理技能
天基嵌入式图画处理技能的特色有：一是嵌入性，也便是体积、分量与功耗的要求很高；二是杂乱性，要处理G级的像素帧；三是可靠性，要求习惯恶劣的工作环境，寿命长；四是实时性，一般要求秒级的核算时刻。为了完结这些特色，需求从航天嵌入式核算机的功用、结构与物理完结三个方面进行研讨。
一致的体系结构模型
为了一起满意能进步芯片集成度与缩短规划周期的要求，以IP核为根底的规划渠道技能以及从功用到体系结构的协同规划办法得到了开展。由于非操控流的核算机体系结构杂乱、功率低，现在的核算机体系结构都选用操控流的体系结构，依照咱们提出的核算机体系结构的分类模型，操控流的体系结构可分为三类：一是根据指令流的体系结构，也便是以微处理器为代表的体系结构，依照Flynn选用指令流与数据流两个逻辑概念的分类共有SISD、SIMD、MISD、MIMD四种体系结构；二是根据数据流的体系结构，也便是以ASIC电路为代表的体系结构，由于它只要数据流的概念所以只要SD与MD两类，由于ASIC 电路功率尽管高，但为了战胜没有处理器灵敏这个缺陷，又呈现了静态可编程FPGA电路；三是根据构令流(Configuration Stream)的体系结构，一般叫做可重构的(Reconfigurable)体系结构，也便是动态可编程电路，共有SCSD、SCMD、MCSD、MCMD四类。
这些按逻辑概念分类的体系结构能够组合起来运用，其挑选计划能够有1023种。就详细完结而言计划更多，例如，不同厂家的处理器的指令调集都是不相同的。而功用与体系结构的协同规划，是经过功用到体系结构的映射完结的，为了保证这种映射的高效与一致，提出了一种一致的体系结构模型，从三个方面临体系结构进行了一致：一是提出了一种Unified _ISA模型，如图1所示，能将上述三种体系结构从指令调集上一致起来；二是提出了一种将高档言语与汇编言语折中的中心映射言语，能将高档言语的兼容性和可读性，与汇编言语的程序高效性和映射直接性一致起来；三是经过中心映射言语的编程，能将软构件与硬构件的规划一致起来。
图1 Unified _ISA模型的逻辑概念图
详细对指令流体系结构来说，其SISD、SIMD、MISD、MIMD四类体系结构的指令子调集是一致成SISD体系结构的指令调集，关于数据流与构令流的体系结构是经过添加相应的指令，一致成SISD体系结构的指令调集的；换句话说，图1中的SIMD、MIMD、ASIC与RC Device四种MPP Unit都是能够经过软构件描绘的。这些软构件是能够在SIMD或MIMD体系结构上直接履行的，或者是能够主动映射成ASIC或RC Device电路的。
虚拟的并行核算阵列
由于G级像素帧遥感图画处理的需求，MPP并行核算阵列得到了开展，由于图画帧总是二维的，相应的处理元阵列也是二维的，如图2中所示。尽管芯片集成度现已很高，但现在还不能在一块芯片上研发G级像素帧的G个处理元的阵列，现在还只要选用WSI技能完结的百万个处理元的阵列。因而，还只能选用虚拟处理元阵列技能，处理MPP程序规划的方便性与程序自身的可读性。换句话说，MPP图画处理程序是按虚拟并行核算阵列规划的，也便是MPP程序规划时，总是假定图2中网格阵列的M与N的值是与图画帧的维数巨细持平的，而实践的处理元阵列的巨细m
