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针对多媒体图像处理的可重构处理元设计

作　者: 杨博涵
导　师: 沈绪榜
学　校: 西北工业大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 多媒体图像处理 可重构阵列协处理器模型 配置指令 可重构处理元 数据路径 性能评估
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 107次
引　用: 4次
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内容摘要


随着多媒体图像处理应用的迅速发展,对计算机处理能力的要求越来越高。可重构计算(Reconfigurable Computing-RC)系统是将可重构硬件处理单元和软件可编程处理器结合的计算系统。它通过配置可重构处理单元满足不同应用的计算要求。可重构计算代表了介于ASIC和通用处理器之间的计算途径,为多媒体图像处理提供了一个非常有价值的发展方向。 本论文基于可重构计算系统提出了针对多媒体图像处理的可重构阵列协处理器模型RAC。以RAC模型为基础,重点研究了可重构处理元(Reconfigurable Processing Element,RPE)的设计。 论文的主要研究工作包括: · 以多媒体图像处理中具有高计算量,高并行性的应用为研究对象,提出了可重构阵列协处理器模型RAC。RAC模型设计的特点是粗粒度、二维mesh互连、类SIMD计算模型、多配置文件。 · 根据多媒体图像处理的特点,分析了RAC配置指令的设计目标,提出了RAC配置指令系统。 · 研究设计了支持配置指令执行的可重构处理元的结构。RPE包括MAC单元、ALU、移位器等主要功能部件。这些部件通过配置程序完成各种功能。 · RPE数据路径主要功能部件的具体设计实现。重点包括MAC单元的研究与设计;ALU的研究与设计等。 · 研究视频编码中重要算法DCT在RAC上的映射,并对RAC的性能进行了分析。

全文目录


第一章 绪论  6-12
  1．1 课题背景及来源  6
  1．2 媒体处理器概念及其分类  6-8
  1．3 可重构计算系统  8-9
  1．4 论文研究内容  9-10
  1．5 论文结构  10-12
第二章 可重构媒体处理器研究  12-18
  2．1 多媒体图像处理特点  12-13
  2．2 可重构阵列协处理器设计讨论  13-15
    2．2．1 粒度  13-14
    2．2．2 互连网络  14-15
    2．2．3 计算模型  15
    2．2．4 编程深度  15
  2．3 可重构媒体处理器研究现状  15-17
  2．4 小结  17-18
第三章 RAC可重构阵列协处理器模型  18-23
  3．1 RAC模型设计特点  18-19
  3．2 RAC模型概述  19-20
  3．3 可重构处理元阵列  20-21
  3．4 可重构处理元  21
  3．5 配置 RAM  21-22
  3．6 小结  22-23
第四章 RPE可重构处理元配置设计  23-29
  4．1 配置设计特点  23
  4．1 配置格式  23-25
    4．1．1 数据格式  23-24
    4．1．2 寄存器模型  24
    4．1．3 配置格式  24-25
  4．2 ALU类配置格式功能  25-27
    4．2．1 算术类配置  25-26
    4．2．2 逻辑类配置  26
    4．2．3 比较类配置  26
    4．2．4 移位类配置  26-27
    4．2．5 传送类配置  27
  4．3 MAC类配置格式功能  27
  4．4 小结  27-29
第五章 RPE数据路径设计  29-59
  5．1 数据路径概述  29-31
  5．2 数据路径设计特点  31-32
  5．3 MAC单元的设计  32-49
    5．3．1 乘法电路  32-42
      5．3．1．1 MAC乘法器的体系结构  32-34
      5．3．1．2 MAC单元的乘法电路设计  34-42
    5．3．2 加法电路  42-49
      5．3．2．1 几种加法器分析  42-47
      5．3．2．2 饱和算术逻辑  47-48
      5．3．2．3 MAC单元的加法电路设计  48-49
  5．4 算术逻辑部件 ALU的设计  49-57
    5．4．1 ALU的功能描述和数据路径  49-51
      5．4．1．1 ALU功能描述  49-50
      5．4．1．2 ALU数据路径概述  50-51
    5．4．2 ALU的设计  51-57
      5．4．2．1 算逻部件设计  51-53
      5．4．2．2 比较器设计  53-56
      5．4．2．3 交换部件设计  56-57
      5．4．2．4 输出设计  57
  5．5 输出单元OUT_MUX的设计  57-58
  5．6 小结  58-59
第六章 映射举例和性能分析  59-64
  6．1 DCT算法  59-60
  6．2 DCT在 RAC上的映射  60-62
    6．2．1 算法映射过程  60
    6．2．2 一维 DCT的配置实现  60-62
    6．2．3 性能分析  62
  6．3 小结  62-64
第七章 结束语  64-66
  7．1 论文总结  64
  7．2 进一步工作  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间参与的科研工作及发表的论文  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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