媒體數(shù)字信號處理器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)、信號處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理器(DSP)無論從制造工藝、體系結(jié)構(gòu)等方面都取得了巨大的發(fā)展。作為當(dāng)今一個應(yīng)用的熱點(diǎn)，多媒體應(yīng)用強(qiáng)勁地推動著芯片業(yè)的發(fā)展。其中高靈活性、低成本和相對較高的性價比的DSP處理器，在媒體處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 由浙江大學(xué)信息與通信工程研究所SOCR&D小組開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的DSP處理器——MediaDSP16(簡稱MD16)已完成流片，芯片采用SMIC0.18μm6層CMOS工

2、藝加工，在核心電壓1.8V情況下，可工作在0-162MHz。本文在此基礎(chǔ)上，對MD16的媒體結(jié)構(gòu)和應(yīng)用平臺設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，并且以MP3音頻應(yīng)用和JPEG2000圖像應(yīng)用為例，進(jìn)行了MD.16面向媒體應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)。媒體應(yīng)用算法與處理器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個互動的過程，通過應(yīng)用設(shè)計(jì)研究，能夠分析評估處理器性能，指導(dǎo)處理器結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方向。 本文提出了MD16的媒體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行了面向比特流操作的媒體指令擴(kuò)展。針對基于MD16處理器的媒

3、體應(yīng)用評估和開發(fā)，本文提出了可重用的應(yīng)用平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，采用了可配置硬件板級系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和基于統(tǒng)一總線結(jié)構(gòu)的FPGA片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了可重用的IP模塊?；谠撈脚_進(jìn)行MD16處理器的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成處理器的功能測試和性能評估。 MP3是目前最流行的音樂格式，本文提出了結(jié)合DSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的軟硬件協(xié)同優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，通過對MD16平臺上MP3解碼程序進(jìn)行一系列的優(yōu)化，使它的二進(jìn)制代碼程序滿足MD16處理器片上存儲器容量大小的約

4、束，并大大降低了運(yùn)算量。基于DSP的應(yīng)用開發(fā)平臺，本文采用了IP模塊的抽取和集成的方式，設(shè)計(jì)了MP3解碼硬件系統(tǒng)，優(yōu)化了音頻播放機(jī)制。 JPEG2000是最新的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，本文研究了基于DSP的JPEG2000核心算法的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行了JPEG2000圖像編解碼系統(tǒng)的各模塊的性能分析之后，通過挖掘算法的時間和空間并行性，進(jìn)行了關(guān)鍵模塊小波變換與EBCOTtier1熵編碼算法的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)。通過分析結(jié)合處理器結(jié)構(gòu)的算法優(yōu)化