32位圖像向量處理器關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計.pdf

1、圖像處理技術(shù)是信息處理領(lǐng)域中的一項熱門技術(shù)，在計算機視覺、地球資源勘測、氣象信息等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著人們對圖像信息應(yīng)用需求的擴大和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，提高圖像處理的速度成為了圖像處理致力于解決的難點問題之一。圖像的并行處理是解決大規(guī)模圖像處理問題的有效手段，但由于體積大、功耗高、難以維護等缺點，致使許多并行圖像處理系統(tǒng)，如多處理器系統(tǒng)(MP)和集群系統(tǒng)(Cluster)等，難以得到廣泛應(yīng)用。向量處理是加速數(shù)據(jù)密集計算的一種成熟技

2、術(shù)。通過引入向量機制，微處理器能夠針對圖像處理算法開發(fā)出更多的數(shù)據(jù)并行性，提高圖像處理性能。
　　 本文以微處理器體系結(jié)構(gòu)為研究方向，結(jié)合圖像處理算法特點，研究設(shè)計了能夠高速靈活處理各種圖像算法的圖像向量處理器。在指令系統(tǒng)設(shè)計上，首先從數(shù)學(xué)角度對圖像處理中的局部運算進行了分析，提出了一種圖像處理向量化方法。在此基礎(chǔ)上，定義了圖像向量處理運算集，進而設(shè)計了符合圖像處理特點的32位RISC指令系統(tǒng)。在圖像處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計上，采用處

3、理器設(shè)計的基本理念，針對標(biāo)量和向量混合執(zhí)行方式，研究設(shè)計了各個組成單元的結(jié)構(gòu)，對向量運算指令、向量訪存指令和流水線等實現(xiàn)技術(shù)進行了詳細的分析討論。同時還設(shè)計了一塊PCI通信板卡，以實現(xiàn)PC機與圖像處理器之間的通信，構(gòu)建了一個相對完整的圖像處理系統(tǒng)。
　　 最后以Xilinx公司的Virtex5系列FPGA為實現(xiàn)載體，測試驗證了圖像處理器的準確性。通過對比實驗的理論分析和實際實驗結(jié)果兩方面分析，證明了圖像處理器在圖像處理方面的良好