检索结果-内蒙古大学图书馆

嵌入式CPU作为SoC设计中最重要最关键的IP,其研发受到了广泛关注。本文主要围绕CKCORE国产32位嵌入式CPU的研制,对其体系结构、核心模块、验证流程,以及SoC平台等多项关键技术进行了深入研究。本文自主设计了32位嵌入式CPU的微体系结构,解决了乱序执行和快速退休、分支预测、写缓存、CPU硬核化等核心技术,实现了高性能低功耗的CK510。本文进一步研究了基于超标量体系的CK610,提出了投机执行、非阻塞指令发射和数据访问、硬件保留栈,以及动态可配置的CACHE回写等关键技术,大幅提升了性能。CK510/CK610按行业标准实现了硬核化,其主要技术指标与国际同档嵌入式CPU相当。针对多媒体增强单元设计,本文提出了宏单元分段共享的SIMD运算框架,通过基本乘法和加法逐层构建不同宽度的SIMD运算单元,有效解决了传统方法部分积过多,控制复杂和进位链延时大的缺点。设计了DSP扩展单元,提出了运算延时量化的流水线划分、全流水执行与结果回写、非阻塞发射与乱序执行,以及指令提前退休和延迟回写等多项关键技术,有效提升了多媒体应用性能。针对内存管理单元设计,本文提出一种基于全综合设计流程的分组匹配TLB方法,设计了全流水的TLB存储单元访问机制和初始地址预测,加速了TLB表项查询速度。高性能低功耗两级TLB访问机制,实现了访问速度与访问容量的优势互补。本文同时提出了软件透明的动态页面合并技术,提高了uTLB表项的地址转换效率。针对CPU的设计验证,本文重点研究了一种新的等价性验证流程及其验证系统ZDFV。ZDFV的核心由面向RTL级验证工具、面向门级验证工具,以及面向验证的综合工具组成。在对各种验证引擎深入研究的基础上,ZDFV提出了无依赖性割集和量化、锁存器匹配、混合SAT等多种验证方法,有效提升了处理器的验证效率。本文设计了基于自主CPU的SoC开发平台。平台以SPIRIT标准规范IP的特征,以XML标准描述目标SoC,可快速灵活的兼容任意遵从AMBA协议的功能模块,自动完成IP集成。在给定体系架构和约束的情况下,平台可自动生成RTL及FPGA仿真验证平台,支持软硬件协同设计,从而确保系统集成的正确和高效。

关键词：嵌入式CPU SoC设计平台多媒体增强单指令多数据流存储器管理等价性验证

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基于TMS320C64系列的H.264的整数变换快速实现

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电视技术 2008年第7期32卷 34-35页

作者：邓熙葛宁清华大学电子工程系北京100084

介绍了视频标准H.264中的4×4整数变换原理及一种一维整数变换的快速算法,在此基础上利用Kronecker乘积推导出一种适合于TMS320C64系列的二维整数变换的并行算法,结合TMS320C64系列的VILW和SIMD特点进行了相应的优化,提高了算法的... 详细信息

介绍了视频标准H.264中的4×4整数变换原理及一种一维整数变换的快速算法,在此基础上利用Kronecker乘积推导出一种适合于TMS320C64系列的二维整数变换的并行算法,结合TMS320C64系列的VILW和SIMD特点进行了相应的优化,提高了算法的并行度。

关键词：整数变换单指令多数据流超长指令字 H.264标准

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H.264中帧内编码算法及其快速实现研究

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中国有线电视 2004年第24期 9-13页

作者：周宁兆宋彬西安电子科技大学陕西西安710071

新的视频编码标准H .2 6 4使用了帧内预测的编码方式 ,这与以往的视频编码标准相比在很大程度上提高了帧内编码效率 ,节省了码流 ,但同时也增加了编码器的复杂度 ,因此有必要对H .2 6 4帧内编码算法进行快速实现 ,以满足实时视频通信的... 详细信息

新的视频编码标准H .2 6 4使用了帧内预测的编码方式 ,这与以往的视频编码标准相比在很大程度上提高了帧内编码效率 ,节省了码流 ,但同时也增加了编码器的复杂度 ,因此有必要对H .2 6 4帧内编码算法进行快速实现 ,以满足实时视频通信的要求。首先详细介绍H .2 6 4帧内编码的实现过程 ,然后使用SIMD(单指令多数据流 )技术对帧内编码进行快速实现。实验结果表明 ,与未使用快速算法相比 ,使用该快速实现算法后 ,H .2 6

关键词： H.264 帧内预测单指令多数据流

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基于申威1621的通用矩阵向量运算的性能分析与优化

基于申威1621的通用矩阵向量运算的性能分析与优化

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作者：邓洁中原工学院

学位级别：硕士

根据高性能计算机的发展现状分析,目前高性能计算机与算力服务、人工智能等方面的联系逐渐密切,这说明了高性能计算机在前沿学科领域有着不可替代的地位。神威·太湖之光作为国产高性能计算机的代表,也是第一台完全采用中国芯片并... 详细信息

根据高性能计算机的发展现状分析,目前高性能计算机与算力服务、人工智能等方面的联系逐渐密切,这说明了高性能计算机在前沿学科领域有着不可替代的地位。神威·太湖之光作为国产高性能计算机的代表,也是第一台完全采用中国芯片并实现计算能力世界第一的高性能计算机,这无不体现了中国在前沿技术领域强大的综合实力。基础线性代数子程序(BLAS)库作为高性能计算机使用最广泛的库之一,同时通用矩阵向量乘法(GEMV)函数是整个二级BLAS函数库的构建基础,那么对于BLAS函数库的优化工作就显得尤为重要。本文为充分发挥申威1621平台的高性能BLAS库计算优势,对申威1621的通用矩阵向量运算算法进行性能分析,并展开相关优化方法的研究和实现。主要工作包括以下几方面:1.通过对GEMV函数使用循环交换优化,改变循环迭代的顺序,减少数组访问步长,以此提高数据局部性。循环交换后的GEMV函数平均性能达到原先的3.4倍;并使用堆栈分配内存空间和增加对y向量步长的判断分支等方案,改善内存分配方式,小规模矩阵乘运算平均性能值提升了53.3%。2.为充分发挥多核处理器的多线程计算优势,提出了一种基于循环交换的分块算法,根据缓存行确定循环分块因子的大小,在缩短数据重用距离的同时权衡向量化和边界处理的收益关系,优化后的非转置函数运算平均性能提升了8.9%,转置函数平均性能提升了11.6%;为简化算法实现过程,提出一种计算重排序的优化方法,选取最优计算模式,在此计算顺序下的非转置函数平均性能提升了15.9%,转置函数平均性能提升了14.8%。3.为最大化发挥申威1621处理器的向量运算能力,提出一种使用单指令多数据流(SIMD)、指令重排的指令级优化方法。实验结果表明,指令重排后的非转置函数运算平均性能提高了13.6%,且函数计算平均性能达到Goto BLAS版的2.17倍;转置函数指令重排后运算平均性能提升了12.7%,此时相关函数的计算性能也达到Goto BLAS版的1.8倍。

关键词：申威1621 通用矩阵向量乘法单指令多数据流性能优化

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基于龙芯的GCC自动向量化移植与优化

基于龙芯的GCC自动向量化移植与优化

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作者：姜彩霞中国科学院计算技术研究所

学位级别：硕士

处理器设计离不开软硬件的协同合作。龙芯处理器经过不断的发展，目前的处理器已经具有先进的结构设计。但是随着多媒体应用的逐步扩展，SIMD计算模式已经从游戏机器和DSP机器扩展到通用处理器结构中。SIMD机制允许体系结构开发程序中... 详细信息

处理器设计离不开软硬件的协同合作。龙芯处理器经过不断的发展，目前的处理器已经具有先进的结构设计。但是随着多媒体应用的逐步扩展，SIMD计算模式已经从游戏机器和DSP机器扩展到通用处理器结构中。SIMD机制允许体系结构开发程序中自然的并行性，通过同时对向量寄存器中的多个数据元素执行相同的指令来达到数据并行操作的目的。目前主流的方法是通过编译器自动向量化技术来挖掘体系结构中的SIMD特性，这对龙芯处理器而言是一种机会和挑战，同时龙芯3号处理器的向量扩展部件将很好地支持SIMD应用。由此可见，龙芯处理器需要支持向量化技术的编译器。\n 龙芯处理器使用的编译器是开源编译器GCC(GNU Compiler Collection)。GCC可以运行于龙芯处理器上，但是它的性能仍有提升空间。随着GCC版本的提升，GCC引入了更多的优化机会，特别是用于优化程序中的循环结构以便发挥硬件平台的SIMD特性，这便是自动向量化优化技术。本文结合龙芯2F和龙芯2G的结构特性，分析了编译器拥有的自动向量化优化技术，同时完成了龙芯2F处理器的多媒体指令和双单精度指令的自动向量化扩展工作，对向量化过程中遇到的整数提升规则进行处理，并对龙芯2G处理器的128位访存指令进行自动向量化扩展工作，即通过使用新的访存指令模板导致需要修改树表示到RTL表示的扩展过程。自动向量化使处理器不仅能对应用程序进行循环展开的优化，而且还能利用龙芯的特有指令，充分挖掘体系结构的优势，对某些领域应用程序的加速起到了一定的作用。测试结果表明，通过对多媒体指令的自动向量化优化，使得程序性能提升最多可达14%以上，对部分浮点程序的自动向量化优化，则可以带来多达50%以上的性能提升。

关键词：龙芯处理器自动向量化单指令多数据流多媒体指令双单精度指令 128位访存指令

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PIM-C语言设计与实现

PIM-C语言设计与实现

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作者：史英超西安理工大学

学位级别：硕士

论文针对基于PIM技术的、总线可重构的一维SIMD体系结构计算机，设计并实现了一种数据并行语言PIM-C。\n PIM-C语言根据体系结构的需要分为控制器执行的串行语言部分和阵列执行的数据并行部分。其语言形式既沿用了标准C语言的风格，... 详细信息

论文针对基于PIM技术的、总线可重构的一维SIMD体系结构计算机，设计并实现了一种数据并行语言PIM-C。\n PIM-C语言根据体系结构的需要分为控制器执行的串行语言部分和阵列执行的数据并行部分。其语言形式既沿用了标准C语言的风格，又对C语言进行了并行扩充。定义了新的并行数据类型来适应多处理元体系结构特点，引入了新的并行语句来完成并行数据之间的并行操作，扩充条件执行语句来完善并行数据的条件执行功能。形式化定义了这些数据并行语句的语法结构，针对每个语法结构又详细说明了其应用特点。通过对数字图像处理中点运算、局部运算和全局运算的几个算法的应用分析，研究了其中掩模运算、均值滤波运算、前缀求和运算和直方图运算的PIM-C语言实现，表明了该语言能够正确支持体系结构的硬件特点。\n 论文在PIM-C语言设计的基础上，对其实现展开了研究。通过描述PIM-C语言的词法分析过程、语法总体结构、符号表构成、语义处理方法和代码生成规则，详细阐述了PIM-C编译器将PIM-C语言源程序最终转换成体系结构可以识别的汇编语言代码的设计过程。最后给出了几个PIM-C图像处理算法程序的翻译结果，结果表明生成的汇编语言准确反映了其语义。

关键词： PIM-C语言单指令多数据流数据并行语言语法规则编译器

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基于Cortex-A8平台的VP8视频解码优化

基于Cortex-A8平台的VP8视频解码优化

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作者：宋文海华中科技大学

学位级别：硕士

随着移动平台的飞速发展，移动智能设备用户对视频的消费需求越来越大。硬件解码的方式虽然在性能方面可以满足流畅播放的要求；但是受限于编码方式和封装格式的限制，不能满足用户观看各种格式的视频的需求。因此，需要利用移动智能设... 详细信息

随着移动平台的飞速发展，移动智能设备用户对视频的消费需求越来越大。硬件解码的方式虽然在性能方面可以满足流畅播放的要求；但是受限于编码方式和封装格式的限制，不能满足用户观看各种格式的视频的需求。因此，需要利用移动智能设备的硬件特性，对软件解码进行优化，以便为用户带来更好的视频播放体验。 VP8是Google提出的针对下一代互联网标准的视频格式。它拥有良好的网络亲和性，广泛的设备适应性，使低性能设备也可以获得良好的播放效果，因此可以更好地满足移动智能设备用户的需求。经历了几代的更新与发展，ARM（Advanced RISC Machine）处理器已经成为大部分移动设备处理器的选择。其中，Cortex-A8是目前使用最广泛的ARM处理器架构。Cortex-A8架构基于ARMv7指令集，带有NEON（Advanced SIMD，业界称为NEON）协处理器，具有很强的多媒体程序加速功能。基于Cortex-A8平台，利用NEON对VP8视频进行解码优化具有很广泛的市场前景。在介绍了Cortex-A8的各项新技术的基础之上，着重对基于SIMD技术的NEON协处理器进行了深入分析，包括SIMD技术的基本优化原理，NEON协处理器架构与寄存器特性等，并选用手工编写汇编代码的方式作为VP8视频解码的优化方法。深入解析了VP8解码流程，对其中的解码模块进行算法分析，结合解码器整体性能测试结果，对耗时较多并且适合SIMD优化的反量化反变换、运动补偿和去块滤波模块进行NEON优化。针对反量化反变换模块，利用NEON寄存器高效地实现矩阵变换；针对运动补偿，利用亚像素插值计算方式一致的特点实现并行计算；针对去块效应滤波，对算法进行微调，去掉判断分支，以实现并行滤波。最后基于开源视频编解码器FFmpeg具体实现了NEON优化方法，并对各组视频片段进行测试，测试结果表明，NEON优化方法实际效果比较理想。以解码速度作为性能指标，可以使VP8视频解码性能提高40%以上；尤其是运动幅度较大的视频，优化效果可以达到70%以上。

关键词：移动平台 VP8 Cortex-A8 NEON协处理器单指令多数据流

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基于GStreamer框架的视频处理子系统设计与实现

基于GStreamer框架的视频处理子系统设计与实现

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作者：于向前东南大学

学位级别：硕士

新冠疫情以来，视频会议作为多媒体通讯技术的一个重要领域，在人们的生活当中发挥重要的作用。学校、企业、政府通过视频会议来远程交流，完成学习工作任务。随着视频会议的应用越来越广泛，对视频会议的性能、可维护性等方面提出了更... 详细信息

新冠疫情以来，视频会议作为多媒体通讯技术的一个重要领域，在人们的生活当中发挥重要的作用。学校、企业、政府通过视频会议来远程交流，完成学习工作任务。随着视频会议的应用越来越广泛，对视频会议的性能、可维护性等方面提出了更高的要求。视频会议可维护性差，导致维护人员难以对视频流状态进行把控，当出现问题时，无法及时定位解决。视频会议性能低则会直接导致其所消耗的硬件资源更多，在有限的硬件资源下，难以召开规格更大的视频会议。视频处理子系统作为视频会议中进行视频流处理控制的关键模块，对提高视频会议可维护性、性能具有重要的作用。　　针对上述问题，结合具体应用场景，本文基于GStreamer框架设计并实现了视频处理子系统。通过设计视频流节点与功能元件相结合的方案，实现了视频流处理控制过程。主要工作如下：　　（1）设计实现一对一单画面视频流处理控制方案。基于GStreamer框架，通过设计实时传输控制协议RTP（Real-timeTransportProtocol）码流解码、视频解码、图像缩放、视频编码、RTP码流编码等功能元件，并利用视频流节点控制功能元件，实现了高效可控的单画面视频流处理流程，提高了系统的可维护性。　　（2）在单画面视频流传输的基础上，设计实现多画面模式，满足多方会议视频流传输的需求。通过添加多画面处理元件，实现了视频会议多画面拼接功能，并通过设计帧率控制策略来实现不同子画面合成后帧率的统一，以便于后续的编码。　　（3）针对视频处理子系统中视频流处理的性能问题，基于x86架构硬件平台，设计了一种YUV颜色空间图像缩放优化策略。并通过单指令多数据流SIMD（SingleInstructionMultipleData）技术对所设计优化策略进行实现，缩短了视频流处理过程中图像缩放的处理时间。　　实际测试结果表明本文所设计的视频处理子系统功能完善，实现了单画面、多画面下的视频流处理控制功能。同时在保证图像质量的前提下，图像缩放优化效果显著，满足了实际的应用需要，达到了预期的目标，具有较高的工程应用价值。

关键词：视频处理子系统单指令多数据流 GStreamer框架

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图像增强与复原方法在X射线图像处理中的应用

图像增强与复原方法在X射线图像处理中的应用

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作者：宋植官大连理工大学

学位级别：硕士

本文首先介绍了X射线成像系统在工业无损检测中的应用，分析了影响计算机X射线成像质量的因素，进行了X射线数字图像的降质分析。然后，系统地对降低X射线数字图像质量的因素进行了研究，并应用图像增强和图像复原的方法对降质X射线数... 详细信息

本文首先介绍了X射线成像系统在工业无损检测中的应用，分析了影响计算机X射线成像质量的因素，进行了X射线数字图像的降质分析。然后，系统地对降低X射线数字图像质量的因素进行了研究，并应用图像增强和图像复原的方法对降质X射线数字图像进行处理。同时介绍了图象并行算法的特点与设计原则，以更好的优化图象处理算法。在图像增强方面，本文在分析了高斯噪声和脉冲噪声特点的基础上，介绍了处理实际图像时与仿真实验时使用的不同的噪声评价标准。使用两种典型的滤波器分别对混合噪声图像进行了滤波处理，取得了良好的效果。并通过使用SIMD并行运算方式改写了滤波算法程序，极大地提高了图像滤波运算的速度。在图像复原方面，本文分析了X射线数字图像的退化因素，研究了图像退化的数学模型、图像复原的病态和正则化处理、X射线成像系统的调制传递函数。在X射线数字图像复原方法上使用维纳滤波、最小二乘滤波和自适应复原滤波方法并结合计算降晰函数的方法对采集到的焊缝缺陷图像进行处理，取得了良好的效果，为进一步研究打下了良好的基础。在X射线系统设计方面，介绍了软件架构设计中重要的软件模式，分析了X射线图像采集系统软件的各个组成部分，分别选用合适的模式对系统中的算法，开发库进行封装。力求加强算法的封装性，增强系统的可扩展性。

关键词： X射线数字成像图像降质图像增强图像复原单指令多数据流设计模式

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