可重构流水阵列系统的研究与实现

摘要

本文描述了一种基于可重构流水线阵列的系统—(RPAS-Reconfigurable Pipelined Array System),该阵列系统适用于大计算量的数字信号处理领域,比如视频编解码,通过AHB接口与ARM核进行通信,辅助处理器完成大规模的运算操作。本文描述了这一阵列系统的结构,RPAS结构拥有两个个突出优点:第一:阵列按列配置,每列的配置字对应流水线的某一级,对应流水线各级的配置字通过路由单元传输到指定的列里,通过控制路由单元就可以实现阵列的动态配置,相比较与主处理器控制逐列输入配置字的方式,配置字路由方式降低了主处理器的负荷。第二:根据对大量常见的数字信号处理算法的研究,阵列采用了简化的处理单元互联方式,以及对不同列采用异构的处理单元,降低了系统的面积与复杂度。最后介绍在H.264编解码过程中运行次数多,耗时长的2维DCT运算和求块的SAD值运算在RPAS中的映射与实现。仿真结果显示,RPAS能达到6倍以上于通用处理器的性能,并在运算实现复杂度与芯片面积之间,运算效率与系统通用性之间达到一个权衡。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 多媒体计算特点及处理方式

1.3 可重构计算技术基础

1.4 可重构技术发展现状

1.5 论文研究内容

1.6 论文结构

第二章 可重构计算技术综述

2.1 可重构系统分类

2.1.1 耦合方式

2.1.2 粒度

2.1.3 互联网络

2.1.4 编程深度

2.1.5 计算模型

2.1.6 重构方式

2.2 典型可重构系统

2.3 本章小结

第三章 动态可重构流水计算系统研究与分析

3.1 可重构系统特点

3.2 动态可重构技术

3.3 动态可重构系统的关键问题

3.4 RPAS 可重构流水阵列系统解决问题对策

3.5 RPAS 可重构流水阵列系统创新点分析

3.5.1 采用路由方式传输配置字

3.5.2 简化数据传输路由网络

3.5.3 采用按列异构的处理单元

3.6 本章小结

第四章 RPAS 可重构流水计算系统模型

4.1 系统框架定义

4.2 主处理器

4.3 可重构处理单元阵列

4.4 处理单元

4.4.1 可重构流水阵列处理单元结构

4.4.2 配置字编码方式及指令集

4.5 数据路由互联单元

4.6 配置字传输方式

4.7 数据流传输方式

4.8 本章小结

第五章 算法映射及性能分析

5.1 DCT 映射

5.2 SAD 算法映射

5.3 性能比较

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文的主要工作和创新点

6.2 后续研究方向及改进

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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