架构设计变更通知 (ECN)

编号: ECN-2025-001
主题: 显控架构扁平化调整与 GPU 资源仲裁策略简化
适用范围: 2.3.5 章节及相关模块接口
日期: 2025-11-21

1. 变更背景与动因 (Motivation)

原设计假设: 显控终端采用 3D 实时渲染（如 OpenGL/Vulkan 绘制雷达波束体或复杂地形），会大量占用 GPU 渲染管线和显存带宽，需通过抢占式调度防止 TDR。
修正后基线: 显控终端确认为 扁平化 2D 平面显示（如 Qt/GDI 绘制 B-Scan/PPI 图像）。此类渲染对 GPU 资源消耗极低（< 1%），且主要由操作系统的桌面窗口管理器（DWM/X11）处理，不与 CUDA 计算核心产生实质性竞争。
变更目标: 移除为 UI 响应性服务的复杂抢占调度逻辑，释放被“任务切分”和“优先级切换”占用的系统开销，回归计算吞吐量优先的设计策略。

2. 核心变更点 (Core Changes)

变更项	原设计 (Deprecated)	新设计 (New Baseline)	收益
仲裁触发源	显控终端发送 `RequestHighPriorityGpuAccess`。	移除显控触发源。保留“温度/功耗过载”作为唯一降级触发源。	消除 UI 交互对后台计算的非必要打断。
任务调度	细粒度切分 (`ISegmentableTask`)，支持 <10ms 响应。	粗粒度批处理。移除强制切分要求，Kernel 允许长时运行。	减少 Kernel 启动开销，提升 GPU 流水线饱和度。
CUDA 流策略	双优先级流（High/Low）动态切换。	单一计算流池。默认全速运行，仅在热保护时通过 `usleep` 或空闲插入进行节流。	简化流管理逻辑，降低上下文切换风险。

3. 修订后的 2.3.5 章节规范

该章节标题由“资源仲裁与抢占式优先级控制”变更为 “2.3.5 系统负载保护与热节流控制”。

2.3.5 系统负载保护与热节流控制 (System Load Protection & Thermal Throttling)
- 核心指向：鉴于显控架构的扁平化，控制平面的资源管理重心从“UI 响应性保障”转移至 “系统物理安全保障”。接口仅用于在极端工况（如机箱温度过高、GPU 功耗触顶）下，强制降低计算负载以保护硬件。

3.1 交互协议变更

废弃事件:
- RequestHighPriorityGpuAccessEvent (已移除)
- HighPriorityGpuAccessFinishedEvent (已移除)
保留并重定义事件:
- SystemOverloadEvent { Type: THERMAL | POWER, Level: WARNING | CRITICAL }: 由 MonitoringModule 发布。
- SetComputeThrottleEvent { ThrottleLevel level }: 由 ResourceCoordinator 决策后发布。
  - Level 0: 全速 (No Throttle)
  - Level 1: 降速 20% (Insert Idle)
  - Level 2: 降速 50% (Half Capacity)
  - Level 3: 暂停 (Suspend)

3.2 响应机制简化

调度器侧 (ResourceCoordinator):
- 逻辑简化为迟滞比较器 (Hysteresis Comparator)。仅当温度传感器上报值持续超过阈值（如 85°C）时，下发节流指令；温度回落至安全线（如 75°C）以下时，解除节流。
- 不再处理毫秒级的 UI 交互请求。
模块侧 (SignalProcessor):
- 移除 PreemptiveStreamManager 和双流切换逻辑。
- 新增 ThrottleController：在 ExecutionEngine 的主循环（每帧处理结束处）插入动态休眠逻辑。
  - 实现逻辑: if (throttle_level > 0) std::this_thread::sleep_for(calc_delay(level));
- 收益: 算法 Kernel 再次回归到“大块连续执行”的最佳性能模式，无需为了响应中断而被人为切碎。

3.3 修正后的时序图 (`sequenceDiagram`)

代码段

sequenceDiagram
    participant Monitor as 监控模块
    participant EventBus as 事件总线
    participant Scheduler as 任务调度器
    participant SignalProc as 信号处理模块

    Note over Monitor,SignalProc: 热保护节流流程 (不再涉及UI)

    Monitor->>Monitor: 检测到 GPU 温度 > 90°C
    Monitor->>+EventBus: 1. 发布 SystemOverloadEvent(THERMAL, CRITICAL)
    
    EventBus->>+Scheduler: 2. 路由告警

    Scheduler->>Scheduler: 3. 决策: 必须降频保护
    Scheduler->>+EventBus: 4. 广播 SetComputeThrottleEvent(Level=2)

    EventBus->>+SignalProc: 5. 路由指令
    SignalProc->>SignalProc: 6. 更新内部节流状态
    
    loop 每一帧处理循环
        SignalProc->>SignalProc: 执行完整计算 (不切分)
        SignalProc->>SignalProc: <b>主动休眠 10ms</b> (响应节流)
    end

4. 对关联文档的连带影响 (Impact Analysis)

对 02_信号处理模块设计.md 的影响:
- 删除 4.3 节“抢占式 GPU 资源协调”。
- 删除 4.3.3 节 ISegmentableTask 接口定义。算法策略不再需要实现 segmentTask() 方法，简化了 FFT/CFAR 等算法的封装难度。
- 简化 GpuResourceManager，移除多优先级流池。
对 05_任务调度器设计.md 的影响:
- ResourceCoordinator 的职责缩减为仅负责系统健康相关的宏观调控，不再介入微观的任务调度。
对 99_模块集成策略.md 的影响:
- 在集成测试阶段，移除针对“UI 拖拽卡顿”的压力测试用例，改为关注“长时间满载运行下的散热稳定性”。

结论:

通过此补丁，我们移除了系统中最大的一个不确定性来源（异步抢占），使得信号处理流水线变得更加确定性和纯粹。这是对“奥卡姆剃刀原则”的一次成功实践——如无必要，勿增实体。

5.8 KiB Raw Blame History Unescape Escape

架构设计变更通知 (ECN)

1. 变更背景与动因 (Motivation)

2. 核心变更点 (Core Changes)

3. 修订后的 2.3.5 章节规范

3.1 交互协议变更

3.2 响应机制简化

3.3 修正后的时序图 (sequenceDiagram)

4. 对关联文档的连带影响 (Impact Analysis)

5.8 KiB

Raw Blame History

3.3 修正后的时序图 (`sequenceDiagram`)