一种基于DPU的水声信号处理系统的制作方法

一种基于dpu的水声信号处理系统
技术领域
1.本实用新型属于信号处理技术领域，具体地，涉及一种基于dpu的水声信号处理系统。


背景技术：

2.目前多数水声信号处理服务器采用基于cpu芯片、dsp芯片的服务器进行水声信号的处理。其中主控cpu模块除了担任计算功能外，时刻进行预处理水声数据，同时cpu模块还负责水声数据的网络接收、存储服务管理等任务，造成对cpu的资源要求高，cpu一直处于高负荷状态下运行，功耗高，在持续大量数据的存储和卸载时，对cpu资源要求极高，也容易造成cpu宕机，可靠性降低。为平衡cpu负载，往往采用更强性能的cpu，或更多的cpu组成计算资源池，而更强的cpu或更多的cpu设计，往往功耗更高，体积更大，软硬件设计也复杂，同时不利于保障服务器的散热和稳定运行。
3.另外，目前大多数水声信号处理服务器与水声信号存储服务器分开设计，数据存储和数据处理分开，也会造成设备体积庞大，维护复杂。
4.再者，随着dpu(data processing unit)的出现，采用专用于数据流处理的dpu比以往采用cpu来处理的效率大大提高，功耗大大降低。
5.因此，如何在水声信号处理装置的设计上考虑水声信号的接收、存储和预处理融合，同时保持功耗和性能的均衡，又兼顾小型化设计，成为水声行业开发业者的重要议题。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中存在的解决水声信号处理装置将数据存储和计算分离以及水声信号处理装置功耗和性能的均衡的问题，本实用新型提供了一种基于dpu的水声信号处理系统。
7.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种基于dpu的水声信号处理系统，包括水声信号处理cpu单元、水声信号预处理dpu单元和数据存储raid单元；
9.所述水声信号处理cpu单元与所述水声信号预处理dpu单元和所述数据存储raid单元分别通过pcie总线互连，所述水声信号处理cpu单元用于对原始水声信号数据进行数据解析；
10.所述水声信号预处理dpu单元由网络接口模块和dpu模块组成，所述网络接口模块用于通过对外网口，接收原始水声信号数据，所述dpu模块用于对原始水声信号数据进行预处理；
11.所述数据存储raid单元由raid控制模块和存储模块组成，所述存储模块由sata磁盘或sas磁盘组成；所述存储模块与所述raid控制模块共同组成pcie到sata/sas的磁盘存储阵列，所述磁盘阵列支持raid 0/1/5/10,j模式和jbod模式。
12.进一步地，所述水声信号处理cpu单元由至少2个高性能cpu模块和一个pcie交换
模块组成，所述pcie交换模块内置dma控制器，所述pcie交换模块上端接口连接cpu模块，并引出2组pcie接口分别用于连接所述数据存储raid单元和水声信号预处理dpu单元。
13.进一步地，所述高性能cpu模块采用飞腾s2500处理器，所述高性能cpu模块有飞腾s2500处理器组成x2路cpu互连，同时支持x4路cpu互连，共同组成计算资源池。
14.进一步地，所述水声信号预处理dpu单元通过所述pcie交换模块上dma控制器直接与所述数据存储raid单元通信，无需占用所述高性能cpu模块资源开销，所述dma控制器与水声信号预处理dpu单元电性连接，用于接收水声信号预处理dpu单元的信号。
15.进一步地，所述存储模块中存储有给定数据特征，所述给定数据特征用于dpu模块对原始水声信号数据进行预处理。
16.进一步地，所述水声信号处理cpu单元在收到所述水声信号预处理dpu单元发送的处理请求前，处于低功耗模式。
17.一种基于dpu的水声信号处理系统的处理方法，包括以下步骤：
18.所述网络接口模块通过对外网口，接收原始水声信号数据；并发送至水声信号预处理dpu单元；
19.所述水声信号预处理dpu单元将接收到的原始水声信号数据转发至数据存储raid单元，存储在磁盘存储阵列中；
20.所述水声信号预处理dpu单元获取存储模块中存储的给定数据特征，并对原始水声信号数据进行预处理；
21.当发现疑似特征数据后，水声信号预处理dpu单元发送处理请求至水声信号处理cpu单元，水声信号处理cpu单元接收处理请求后，从磁盘存储阵列中获取疑似特征数据发生前后的原始水声信号数据，并进行处理；
22.水声信号处理cpu单元处理后输出解析数据，恢复低功耗模式，直到接收到下一处理请求。
23.进一步地，水声信号预处理dpu单元对原始水声信号数据进行预处理的过程为过滤处理。
24.有益效果：
25.将数据存储和数据计算融合处理，有利于水声信号处理设备的构建设计的简化，也方便维护，有利于小型化设计；
26.采用水声信号预处理dpu单元，可以释放出更多的cpu核，优化cpu的利用效率，降低系统总功耗，提高了系统可靠性。
27.本实用新型通过预处理步骤，发现可能信号后再唤醒和调用cpu单元的计算资源，有利于装置功耗的降低，从而平衡了设备性能功耗比，保证装置的稳定运行。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型的原理框图；
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.如图1所示，本实用新型提供一种基于dpu的水声信号处理系统，包括水声信号处理cpu单元、水声信号预处理dpu单元和数据存储raid单元，所述水声信号处理cpu单元与所述水声信号预处理dpu单元和所述数据存储raid单元分别通过pcie总线互连，所述水声信号处理cpu单元用于对原始水声信号数据进行数据解析；所述水声信号处理cpu单元由至少1个高性能cpu模块组成，作为该装置的计算资源；
32.所述水声信号预处理dpu单元由网络接口模块和dpu模块组成，所述网络接口模块用于通过对外网口，接收原始水声信号数据，所述dpu模块用于对原始水声信号数据进行预处理；作为该装置的数据接收和预处理资源；
33.所述数据存储raid单元由raid控制模块和存储模块组成，所述存储模块由sata磁盘或sas磁盘组成；所述存储模块与所述raid控制模块共同组成pcie到sata/sas的磁盘存储阵列，作为该装置的存储资源。
34.还包括电源、键盘、显示器、机箱、组成；所述电源为基于dpu的水声信号处理系统内设备提供稳定电源；所述键盘通过usb接口连接至所述cpu模块，作为该装置的输入输出设备；所述显示器连接至所述cpu模块，作为显示界面。
35.所述高性能cpu模块包含至少一个cpu处理器；可选的，所述cpu处理器支持2，4，8个cpu直接互连，组成高性能计算资源；可选的，所述高性能cpu模块采用飞腾s2500处理器，可集成2，4，8个cpu处理器。
36.所述存储模块中存储有给定数据特征，所述给定数据特征用于dpu模块对原始水声信号数据进行预处理；
37.所述水声信号处理cpu单元在收到所述水声信号预处理dpu单元发送的处理请求前，处理低功耗模式。所述水声信号预处理dpu单元收到的和数据存储raid单元通过所述第一cpu模块开启的pcie的dma进行通信，实现cpu单元的最小开销。
38.需要进行说明的是，还包括dma控制器，所述dma控制器与水声信号预处理dpu单元电性连接，用于接收水声信号预处理dpu单元的信号。所述存储模块中存储有给定数据特征，所述给定数据特征用于dpu模块对原始水声信号数据进行预处理。水声信号预处理dpu单元对原始水声信号数据进行预处理的过程为过滤处理。
39.一种基于dpu的水声信号处理系统的处理方法，包括以下步骤：
40.所述网络接口模块通过对外网口，接收原始水声信号数据；并发送至水声信号预处理dpu单元；
41.所述水声信号预处理dpu单元将接收到的原始水声信号数据转发至数据存储raid单元，存储在磁盘存储阵列中；
42.所述水声信号预处理dpu单元获取存储模块中存储的给定数据特征，并对原始水声信号数据进行预处理；
43.当发现疑似特征数据后，水声信号预处理dpu单元发送处理请求至水声信号处理
cpu单元，水声信号处理cpu单元接收处理请求后，从磁盘存储阵列中获取疑似特征数据发生前后的原始水声信号数据，并进行处理；
44.水声信号处理cpu单元处理后输出解析数据，恢复低功耗模式，直到接收到下一处理请求。
45.当没有发现疑似特征数据时，水声信号预处理dpu单元不做处理。
46.工作原理：当本实用新型在进行工作时，首先网络接口模块通过对外网口，接收原始水声信号数据；然后网络接口模块将接收到的原始水声信号数据发送至水声信号预处理dpu单元；水声信号预处理dpu单元将接收到的原始水声信号数据后转发至数据存储raid单元，存储在磁盘存储阵列中；
47.然后水声信号预处理dpu单元获取存储模块中存储的给定数据特征，并与原始水声信号数据进行对比预处理；当发现疑似特征数据后，水声信号预处理dpu单元发送处理请求至水声信号处理cpu单元，水声信号处理cpu单元接收处理请求后，从磁盘存储阵列中获取疑似特征数据发生前后的原始水声信号数据，并进行处理；水声信号处理cpu单元处理后输出解析数据，恢复低功耗模式，直到接收到下一处理请求。
48.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。