專用集成電路并行結(jié)構(gòu)研究及其在視頻解碼芯片設(shè)計中的實(shí)踐.pdf

1、目前,隨著多媒體和寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,對多媒體數(shù)據(jù)壓縮效率和應(yīng)用的實(shí)時性要求越高.高清晰度電視的不斷推廣,使得實(shí)時處理高清海量級數(shù)據(jù)的要求成為必須.高速視頻解碼器是高清晰度電視接收機(jī)芯片的一個關(guān)鍵部分.高速視頻解碼器要實(shí)現(xiàn)對海量級數(shù)據(jù)作實(shí)時的解碼,其關(guān)鍵是如何提高視頻解碼器的并行性.本文著重從并行處理技術(shù)為切入點(diǎn)對高速視頻解碼器并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進(jìn)行了深入的研究.并以變字長解碼器和去塊濾波器這兩種不同計算類型模塊的設(shè)計為例分析各種并行技

2、術(shù)在細(xì)粒度開發(fā)中的應(yīng)用.任務(wù)的并行分為空間并行和時間并行.在高速視頻解碼器的并行結(jié)構(gòu)研究中,首先對各種并行處理技術(shù)進(jìn)行了深入的調(diào)研,對它們的特點(diǎn)和性能進(jìn)行了比較,指出了各種并行處理技術(shù)在視頻處理器的應(yīng)用.硬件結(jié)構(gòu)的并行性只有和算法的并行性相匹配才能發(fā)揮最大效用,通過分析當(dāng)前流行的以離散余弦變換或者整數(shù)變換和運(yùn)動估計為框架的混合編碼算法為基礎(chǔ)的視頻壓縮算法本身蘊(yùn)涵的并行性,以及對解碼任務(wù)的分析,提出了高速視頻解碼的多層次并行框架.從粗粒度

3、到細(xì)粒度,從時間和空間兩個方面對解碼任務(wù)進(jìn)行了并行劃分.在視頻解碼的各項任務(wù)中,變字長碼解碼屬于串行運(yùn)算,分支判斷運(yùn)算較多.對于這類運(yùn)算,可以采用查表策略,將各種操作數(shù)的組合所產(chǎn)生的結(jié)果先計算出來,列成表格,存在存儲器中.這樣,串行的運(yùn)算就可用簡單的并行查表操作來代替.在查表實(shí)現(xiàn)時,還可以利用并行查表,將大碼表分割成幾個小的碼表并行查表,進(jìn)一步提高解碼的并行度.并行查表的實(shí)現(xiàn)還需要數(shù)據(jù)能夠并行準(zhǔn)備,這通過對變字長碼進(jìn)行了改造和桶形移位器

4、的設(shè)計來實(shí)現(xiàn).所有這些措施使得每個時鐘周期能夠解碼一個變字長碼,達(dá)到實(shí)時解碼要求.去塊濾波器除了具有較多的分支判斷,還具有計算復(fù)雜性特點(diǎn).分支判斷是由環(huán)內(nèi)濾波器的自適應(yīng)性帶來的.環(huán)內(nèi)去塊濾波器的自適應(yīng)性從高到低分別體現(xiàn)在塊邊界級(Edge Level)、條帶級(Slice-1evel)和樣點(diǎn)級(Sample-Level).多判斷多分支不利于用通用處理器可編程方式來實(shí)現(xiàn).在專用濾波器電路的設(shè)計中可以從多個層次利用時間和空間并行設(shè)計策略進(jìn)行