專用指令集處理器具備了專用集成電路的高效性與通用處理器的靈活性,在視頻處理領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文圍繞面向視頻應(yīng)用的專用指令集處理器,在指令集和體系結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了研究。 通過對典型視頻應(yīng)用的研究與分析,提取并歸納出視頻處理中復(fù)雜度集中關(guān)鍵函數(shù)。通過對關(guān)鍵函數(shù)的深入研究,發(fā)現(xiàn)其中存在著并行性高,指令組合運(yùn)算豐富,數(shù)據(jù)精度低等特性。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一套SIMD/VLIW混合結(jié)構(gòu)的專用指令集。專用指令集結(jié)合SIMD和VLIW指令體系的特點(diǎn),支持指令條件執(zhí)行、計(jì)算結(jié)果飽和處理,內(nèi)置數(shù)據(jù)組織等擴(kuò)展指令功能,并針對視頻處理中復(fù)雜度集中的運(yùn)算核心,設(shè)計(jì)了專用的加速指令。典型視頻運(yùn)算核心的測試表明,與MMX,SSE2等通用處理器媒體擴(kuò)展相比,采用SIMD/VLIW混合結(jié)構(gòu)指令集能顯著減少時(shí)鐘數(shù)和非計(jì)算開銷,實(shí)現(xiàn)高效的視頻處理。 VLIW體系會(huì)造成代碼長度膨脹,給嵌入式系統(tǒng)帶來資源上的浪費(fèi)。本文采用動(dòng)態(tài)變長編碼方法,采用添加取指控制碼的形式,在編碼時(shí)有效地消除了VLIW指令束中的空指令;采用雙字和單字兩種指令編碼寬度,提高指令內(nèi)部的編碼效率。測試表明,對于典型的視頻運(yùn)算核心,動(dòng)態(tài)變長編碼的代碼長度...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 視頻編解碼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.2 專用指令集處理器(ASIP)
    1.2 課題研究的意義
    1.3 相關(guān)研究的現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的內(nèi)容和文章結(jié)構(gòu)
        1.4.1 研究的主要內(nèi)容
        1.4.2 論文的組織結(jié)構(gòu)
第2章 視頻標(biāo)準(zhǔn)的特性分析
    2.1 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的定性分析
        2.1.1 MPEG-2
        2.1.2 H.263
        2.1.3 MPEG-4
        2.1.4 H.264
    2.2 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的定量分析
        2.2.1 Mediabench Ⅱ Video&Image基準(zhǔn)測試集
        2.2.2 視頻典型應(yīng)用的復(fù)雜度分析
            2.2.2.1 測試工具
            2.2.2.2 復(fù)雜度分析結(jié)果
            2.2.2.3 對關(guān)鍵函數(shù)的分析
        2.2.3 視頻典型應(yīng)用的指令和數(shù)據(jù)類型
    2.3 本章小結(jié)
第3章 面向視頻應(yīng)用的指令集設(shè)計(jì)
    3.1 加速視頻處理的指令集設(shè)計(jì)策略
        3.1.1 采用并行處理技術(shù)
            3.1.1.1 采用SIMD技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級并行
            3.1.1.2 采用VLIW技術(shù)實(shí)現(xiàn)指令級并行
        3.1.2 擴(kuò)展指令功能
            3.1.2.1 計(jì)算結(jié)果飽和處理
            3.1.2.2 指令條件執(zhí)行
            3.1.2.3 內(nèi)置數(shù)據(jù)組織
        3.1.3 設(shè)計(jì)專用指令
            3.1.3.1 運(yùn)動(dòng)估計(jì)加速指令
            3.1.3.2 DCT/IDCT變換加速指令
            3.1.3.3 插值和濾波加速指令
    3.2 面向視頻應(yīng)用的專用指令集
    3.3 專用指令集性能評估
第4章 變長指令編碼研究和匯編器設(shè)計(jì)
    4.1 變長編碼研究
        4.1.1 VLIW技術(shù)的瓶頸
        4.1.2 解決代碼膨脹的方法
        4.1.3 動(dòng)態(tài)變長指令編碼
        4.1.4 動(dòng)態(tài)變長編碼性能分析
    4.2 指令集匯編器設(shè)計(jì)
        4.2.1 匯編器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.2 匯編器具體實(shí)現(xiàn)
            4.2.2.1 詞法分析
            4.2.2.2 語法分析
            4.2.2.3 計(jì)算標(biāo)簽地址
            4.2.2.4 產(chǎn)生目標(biāo)代碼
第5章 專用指令集視頻處理器數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)
    5.1 專用指令集視頻處理器SCHUBERT
        5.1.1 Schubert概述
        5.1.2 Schubert的流水線結(jié)構(gòu)
    5.2 處理器數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)
        5.2.1 Schubert數(shù)據(jù)通路的主要特點(diǎn)
        5.2.2 數(shù)據(jù)通路的總體結(jié)構(gòu)
        5.2.3 數(shù)據(jù)通路功能單元設(shè)計(jì)
            5.2.3.1 EX0級功能單元
            5.2.3.2 EX1級功能單元
            5.2.3.3 EX2級功能單元
            5.2.3.4 EX3級功能單元
            5.2.3.5 計(jì)算結(jié)果飽和處理
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表/錄用的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3749173