H.264视频众核解码研究及在定制众核虚拟平台上的实现

摘要

视频编解码技术在数字高清电视、网络流媒体、视频通信等领域广泛应用，目前主流的标准是2003.3正式发布的H.264/AVC与2013.1正式发布的HEVC/H.265。现存大量H.264标准的视频文件，且相较HEVC，H.264的解码算法复杂度更低一些，本文选择H.264众核解码做为研究起点。
　　H.264标准为保证高画质、低码率，需要进行大量的计算，目前H.264解码方案主要有高性能CPU/DSP方案、硬件加速专用模块、专用ASIC芯片/FPGA方案、多核（2/4核、ARM+DSP结构）方案，各方案在性能、功耗、灵活性方面各有优缺点。本文面向H.264视频解码应用，研究高性能、低功耗、高灵活性的H.264视频众核（16核及以上）解码实现方案，探索解决H.264众核解码中的关键技术问题，所得结果亦可用于H.265及其他视频标准。目标众核平台是由MCVP-NoC系统构建生成的虚拟平台。MCVP-NoC是自行设计的支持定制NoC（Networks-on-Chip，片上网络）的多核虚拟平台建模工具，它采用“SystemC+ TLM2.0+ OVP”工具构建，MCVP-NoC生成的虚拟平台能运行实际程序，支持真实应用驱动，可用于项目早期软件开发、调试，系统架构探索，以及性能、功耗、面积评估等。
　　本文的主要工作有：
　　（1）分析H.264解码计算性能瓶颈；
　　（2）H.264解码的任务划分与众核映射。先按解码流程进行任务划分，采用“码流分析、slice解码、滤波、输出”四级流水，再对解码流程各部分按计算量划分，进行多核并行加速。
　　（3）构建众核虚拟平台，用其运行H.264众核解码程序，评测性能。众核系统采用4x42D mes h结构，共16个处理器节点，每个节点含1个or1k处理器、32M字节指令存储器、32M字节数据存储器，所有节点共享1个256M字节shared-memory。该模型可运行实际 H.264解码代码，能定量分析性能，可用于系统架构优化、片上存储需求分析，存储方案优化；能定量分析核间通信流量，可用于指导核间NoC互联结构与链路带宽设计。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2视频编码标准发展历史

1.3 选题意义及国内外研究现状

1.4 课题研究内容及章节安排

2 H.264/AVC视频解码流程及计算量分析

2.1前言

2.2H.264/AVC编码标准结构

2.3 H.264/AVC解码流程

2.4 H.264/AVC解码计算量分析

2.5本章小结

3 众核处理器虚拟平台建模与评估

3.1片上网络与虚拟平台建模技术

3.2 MCVP-NoC平台架构

3.3特定结构虚拟平台模型自动生成

3.4片上网络评估

3.5本章小结

4 H.264/AVC众核解码及测试

4.1目标虚拟平台架构及开发环境

4.2 H.264/AVC众核解码

5总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

参考文献

附录1 H.264众核解码主控代码

致谢

攻读硕士期间主要成果