面向視頻處理的可重構計算系統結構設計.pdf

1、可重構計算兼顧軟件的靈活與硬件的高性能,在視頻處理領域有著廣闊的應用前景,已經成為研究的熱點,但也面臨著很多問題:如可重構系統設計缺少方法學指導、系統缺少實際應用的性能分析支持等。本文面向視頻處理領域構建可重構計算系統,對可重構計算系統設計的流程,實現以及驗證方法進行了詳細的闡述和分析。本文首先提出了可重構系統設計的流程。該流程包括算法分離與提取、目標應用的軟硬件劃分、算法分析與信息提取以及系統設計等步驟。根據該流程,本文以H.264解

2、碼器為目標應用,進行了可重構系統的設計。文中詳細討論了該系統的設計過程以及系統模型、存儲器行為、陣列互連、PE內部結構以及控制器行為等具體內容。為了驗證該系統在視頻處理領域的有效性,本文將H.264解碼器中的具體算法,如整數余弦反變換、反哈達瑪變換、半像素插值等映射于前文設計的可重構陣列中,得到了各算法的映射性能。而后利用SoCDesigner平臺搭建整個系統模型,并在該模型中完成了16×16像素殘差圖像的整數余弦反變換,用時約390個

3、周期。為了得到系統的實際性能,本文還對系統中的陣列部分進行了RTL級建模與綜合,陣列部分在SMIC180nm工藝條件下的前端綜合結果表明其工作頻率可達300MHz。結合算法映射所得的具體性能,系統驗證的結果以及陣列的工作頻率,本文對系統應用于H.264解碼器的實際性能進行了合理評估。評估結果表明:系統支持H.264標準,可以滿足SVGA格式以下(含4CIF格式)的視頻圖像實時解碼要求,滿足并且超過了課題所要求的指標。文章的最后給出了提升