【摘要】： 隨著多媒體技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,多媒體視頻數(shù)據(jù)應(yīng)用對于處理器的性能提出了越來越高的要求,本課題針對該應(yīng)用的未來需求,展開了流媒體處理的特定應(yīng)用處理器結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)。 論文提出了一種基于超長指令字結(jié)構(gòu)的可配置處理器結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)采用自行提出的可配置處理器核與專用功能單元相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)面向特定應(yīng)用的處理器設(shè)計(jì),可以有效降低多媒體處理器的設(shè)計(jì)周期。 為了降低超長指令字處理器中的寄存器代價(jià),論文中提出了RFCC-VLIW通用寄存器訪問結(jié)構(gòu),采用一個(gè)全局寄存器堆實(shí)現(xiàn)處理器中不同簇之間的互連。在此基礎(chǔ)上建立了寄存器訪問結(jié)構(gòu)的性能分析模型,研究結(jié)果表明,采用該結(jié)構(gòu)的處理器可以有效降低寄存器堆的面積、功耗、延時(shí)等方面的代價(jià)。 針對這種處理器結(jié)構(gòu),論文中還給出了一種目標(biāo)處理器驗(yàn)證策略,該方案基于模擬驗(yàn)證的方法,采用確定性向量和偽隨機(jī)向量相結(jié)合的方式產(chǎn)生處理器的驗(yàn)證向量。確定性向量(目標(biāo)應(yīng)用編寫的應(yīng)用函數(shù)和“驗(yàn)證死角”問題等)采用人工編寫方式生成,偽隨機(jī)向量采用遺傳算法自動生成,驗(yàn)證結(jié)果證明這是一個(gè)有效的驗(yàn)證方案,代碼功能覆蓋率可達(dá)到99.9%。 基于本論文提出的可配置處理器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)數(shù)字信號處理器:THUASDSP2004和THUMchip。THUASDSP2004中集成了八個(gè)獨(dú)立的功能單元,每個(gè)時(shí)鐘周期可以并行執(zhí)行八條指令。0.18微米CMOS工藝驗(yàn)證和流片測試結(jié)果顯示THUASDSP2004最高工作頻率可以達(dá)到150MHz。THUMchip為基于該處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的用于H.263視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的專用處理器。該處理器在優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了一些加速H.263視頻壓縮編解碼算法的專用指令和改進(jìn)的算術(shù)邏輯單元,有效地提高了處理器的應(yīng)用效率。
【圖文】：

圖 5.7 THUASDSP2004 物理芯片圖THUMchip設(shè)計(jì)HUMchip 是基于低碼率視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn) ITU-T H.263 設(shè)計(jì)的專用數(shù)字信，在處理器核的配置以及專用功能單元設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了 H.263 標(biāo)準(zhǔn)的此 THUMchip 可以高效率地完成 H.263 標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖像編碼和解碼chip 的整體結(jié)構(gòu)如圖 5.8 所示。其中處理器的核心部分是根據(jù)論文中提置處理器設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)完成的，同時(shí)為了提高性能，THUMchip 還包含定義的專用功能單元，如專用 DMA 單元、可變長編碼模塊以及可變長等。HUMchip 是可配置的專用的編解碼處理器，它既可以配置為 ITU-T H.2編碼器，也可以作為解碼器。THUMchip 作為編碼器時(shí)，可以接收視頻（如攝像頭等）采集到的數(shù)據(jù)，對該數(shù)據(jù)按照編碼算法進(jìn)行編碼以后 H.263 標(biāo)準(zhǔn)的碼流。THUMchip 作為解碼器時(shí)，，接收符合 H.263 標(biāo)準(zhǔn)的
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TP332

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2653704