层次化架构嵌入式多核处理器原型设计及其编程研究

VLSI技术进步和应用驱动使多核技术成为主流的微处理器设计技术。多核处理器作为一种时空域器件,应把超级计算机作为多核处理器的设计参考系,其主流架构将最终收敛到"小核、大阵列、层次化"上。文章利用Xilinx Virtex5-330TFPGA器件,设计实现了一款集成16个处理核的具备层次化架构特征的嵌入式多核处理器原型芯片,工作频率为90 MHz。多核处理器利用层次化的体系架构、灵活的片上互连、多种同步机制以及合理的并行程序模型,成功加载了实时视频淡入淡出(fade-in-fade-out)混叠应用(320×240,30帧/s)。基于该多核处理器架构,研究比较了粗粒度和细粒度2种并行编程模型。细粒度模型的多核同步操作稍复杂,但很好地掩盖了应用的串行操作时间,对视频淡入淡出混叠应用的加速比可达6.97。     

嵌入式数据库在基于多核处理器的视频监控中的应用

在嵌入式双核处理器(ARM DSP)平台之上,提出基于嵌入式数据库的网络视频监控系统架构.通过移植嵌入式数据库FUEL在TMS320DM6446音视频开发平台,利用其在多线程环境下对共享数据的管理,实现了多核处理器平台的音视频编解码对数据访问的一致性;并基于FUEL实现了嵌入式视频监控系统,使得系统在嵌入式多核处理器架构上更好地管理多线程应用程序之间共享的数据,进而可靠、高效地进行音视频的网络传输.     

基于多核处理器的动态共享缓存分配算法

对于具有共享缓存结构的多核处理器,存在并行应用对共享缓存冲突访问导致性能下降的现象.为合理地分配共享缓存以有效地解决这类问题,提出了一种共享缓存分配方法,通过将并行应用对共享缓存访问未命中的情况进行分类与追踪,并根据建立的性能增益模型在行的粒度上进行动态地分配共享缓存,使系统的整体性能得到改善.实验结果表明,新算法能合...     

混合式可重构数字多核并行处理器平台

一种高性能、RISC-VLIW融合的多核、可重构数字媒体处理器已经从专利发明顺利形成了一个先进的数据处理器设计平台(Digital Multi-processor Platform)。研发的结果体现若干先进处理器技术的融合。(1)应用:低功耗并行运算处理覆盖数字信号处理(DSP)、数字媒体处理(DMP)和超级并行处理器(SPP)的应用扩展领域;(2)体系结构:精简指令(RISC)和超常指令字(VLIW)处理器融合于同一个可配置的平台;(3)运算能力:处理器群调用异构的通用处理器核,使用两类处理器核实例:通用处理器核(包括ALU等的通用运算)和专用处理器核(包括DDCU的用户自定义运算核);(4)可配置和可重构:硅编译器、SoC集成工具、用户自定义运算单元、多核间的和槽内的流水线、包括运算单元的现场编程;(5)设计自动化平台:专用工具用于设计、分析与验证;与商业电子自动化设计(EDA)流程接口;(6)产品模式:硅知识产权(Silicon IP)、通用处理器芯片系列(IC Series)、定制单片系统(SoC)。命名为Fusion的融合式数字多核处理器平台把数个先进处理器技术集成到一个统一的体系结构和设计环境之中...     

前言:嵌入式多核处理器系统及视频信号处理技术研究进展

嵌入式技术随着在多媒体技术、网络技术以及数字信号处理技术的广泛应用,其处理器的性能要求逐步提高．为了降低功耗及提高性能．片上多处理器系统MPSOC（multi processor system on chip）开始在嵌入式领域得到应用,1965年提出的摩尔定律。首先预测每两年晶体管的密度翻一番,之后演变有速度的提升即CPU主频的提升,以及价格的降低等等;随着散热问题成为瓶颈,     

VSP100多标准媒体处理器开辟通向D1高画质视频直接途径

日前，数字媒体处理芯片领先公司VivaceSemiconductor（华视奇半导体有限公司）在北京宣布，其VSP100^TM媒体处理芯片系列第一款样片已研制成功并投入市场。     

计算机系统结构课程多核创新实验探索

在现有文献的基础上,电子科技大学计算机科学与工程学院研究了计算机系统结构课程中多核创新实验,体现在多核技术知识点在课程中的设计安排和多核创新实验的构建,并探讨了多核创新实验的设计目标。多核创新实验涵盖硬软件2个方面的实验内容:在FPGA芯片上设计多内核计算机系统及W indows/L inux多核多线程编程。该实验,以加深学生对多核知识点的理解掌握为根基,具有可编程逻辑器件、操作系统与多核新组合的创新特点。     

计算机系统结构多核综合实验的设计实现

在现有文献的基础上,研究了"计算机系统结构"多核实验现状。在此基础上,设计实现了计算机系统结构多核综合实验。该实验涉及计算机系统结构、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、编译原理、数据结构综合知识的运用,对提高学生的知识理解能力、动手能力和综合运用能力具有重要的促进作用。     

三态内容寻址存储器与多核网络处理器结合的IP查找加速模型

提出了一种三态内容寻址存储器(TCAM)与多核网络处理器(NP)相结合的IP报文路由查表加速模型.将前缀长度大于24的表项存放在硬件TCAM中;将前缀长度小于等于24的转发表项组织成压缩的二叉树形式,依据该数据结构截取其中部分表项并存放在硬件中,将其他部分存放在NP的2级缓存中,并将该部分的内存地址索引存放在TCAM中以加速查找;在静态随机存储器中存放转发信息,以最大限度地减小NP报文查表所需访存时延.结果表明：所提出的报文处理模型的可扩展性强,当路由表规模扩大时,其存储资源开销几乎不增加;而利用NP的多线程特性,其报文转发的理论吞吐量可达100 Gb/s的级别,能够满足现有核心路由器的转发需求.     

任意点存储器结构FFT处理器地址策略

提出一种针对任意点数运算的并行地址无冲突的存储器结构的FFT处理器.该方法利用高基底的分解方法减少整体计算时钟周期,以及小基底互联的多路延迟交换结构降低计算引擎的复杂度.该方法可以将存储器结构FFT处理器中的几个重要特性如连续帧处理模式,多点数计算和并行无地址冲突等特点集成在一起.另外,素因子FFT算法也被运用到该处理器当中用以降低乘法器个数和蝶形因子存储,以及满足任意点数的计算需求.设计了一种统一的基-2,3,4,5的Winograd算法的蝶形计算单元用以降低计算复杂度.实验仿真结果表明,本FFT处理器在122.88 MHz工作频率下功耗只有40.8 mW,非常适合LTE系统的应用.      

一种新的镜头边界检测和静态视频摘要提取方法

提出一种新的融合图像分割和注意力模型的静态视频摘要自动生成方法.该方法将视频中的每帧图像分割成块,分别计算连续2帧对应块的匹配距离;在此基础之上,根据各个块不同的重要性用线性融合的方法求出2帧之间的匹配距离;然后通过计算匹配距离的期望和标准差自动地求出阈值,进而检测出镜头边缘;最后根据每个镜头的匹配距离,提取出静态视频摘要.仿真结果表明:与同类方法相比,该方法能够快速高效地检测出各种镜头边界,提取的静态视频摘要能够有效反映视频的内容.     

基于视频图像处理的交通流检测方法

针对视频交通流的特点，提出了一种无需进行视场标定的交通流检测方法。该方法选用检测线上的点及其近似点作为检测区域，通过对背景模板上检测区域中的突变点的分析和统计，可以实时地检测车辆的驶入、存在和驶出，提高了检测速度。在此基础上，设计和实现了视频交通流信息采集系统，并用软件实现检测算法和图像处理算法。试验结果表明，其检测速度和检测精度都能够满足实际要求，达到了用最小的系统规模实现交通流信息采集的目的，能够为交通管理与控制提供信息数据。     

小波视频图像处理技术

基于小波的视频图像压缩的理论，根据小波变换的基本特点，用小波视频图像处理的关键技术对现有小波视频图像处理技术进行分析，结合软件和硬件的实现方法提出小波视频图像处理的新方案。通过选取最佳的小波基和快速提升小波算法，实现了经小波变换处理后的图像细节部分清晰，层次感强，适合于高压缩比的应用领域要求。     

图像处理在数字视频监控系统中的应用

针对数字视频监控系统智能化方面的薄弱环节,采用运动目标检测和图像增强方法对视频图像进行处理;针对视频监控系统背景图像变化不大的特点,在传统帧间差分运动目标检测的基础上,提出了对"门"等敏感区域增加权值的方法,成功分离出运动目标,提高了检测效率;给出了对Hall监控视频序列Y分量进行邻域平均加权法、Roberts算子边缘检测的图像增强结果.     

视频图像综合处理系统的设计与实现

本文针对各种恶劣环境下采集的视频图像,设计了一种高效的视频图像综合处理系统。该系统能实现对实时图像和已录回放图像的各种处理,包括图像的去雾、去噪等模糊图像清晰化处理功能。系统稳定可靠、操作方便,具有通用标准接口,可灵活应用到视频系统的前端、后端进行图像处理,能够可广泛应用于交通监控、银行监控等室内外各种环境。     

可扩展分布式标清视频会议系统:结构和转发模型

视频会议系统在互联网上得到了广泛的、成功的应用,标清、高清视频会议也是研究的新热点。然而,AccessGrid、数字视频传输系统(digital video transport system,DVTS)、VideoLAN客户端(VideoLAN Client,VLC)和Ultra Grid等各种视频会议系统大都面临着可扩展性的问题。带宽成为限制系统容量的主要因素。该文提出了一种通用的可扩展分布式标清视频会议系统的结构以及转发模型设计,通过采用多台数据转发服务器进行协作转发,同时在控制平面和数据平面进行了结构、系统组件行为及转发模型设计,并对负载进行合理分配和均衡。在DVTS的基础上,实现了上述的系统结构及转发模型设计,在中国教育科研网(CERNET)上实现了基于DV的多点对多点标清视频会议系统DVTS Plus,并进行了现网实验验证。实验结果证明:分布式的DVTS Plus视频会议系统可以支持更大的系统容量和更方便的部署,并具有良好的可扩展性。     

基于视频图像处理的机场航空器冲突检测

 针对场面监视雷达成本较高、不适用于流量较小的中小机场等问题, 采用多摄像机对机场场面航空器进行动态跟踪, 采用图像边缘检测和形态学处理方法对目标进行识别, 跟踪和提取航空器的飞行轨迹并分析其位置和速度参数, 提出了运动目标跟踪算法和基于DCPA 和TCPA 的滑行冲突检测模型, 开发了基于视频图像处理的机场航空器冲突检测原型系统, 并应用于西南某通航机场。实验表明, 视频图像处理技术和冲突检测模型可用于中小机场的航空器识别和冲突检测, 提高机场安全运行水平。     

基于运动估值的视频帧处理方案

提出一种视频帧处理方案，通过这种处理可以有效降低视频传输比特率和改善视觉效果。对快速运动的图像序列，为了改善视觉效果，可以根据运动估值的大小，自适应地插入若干中间过渡帧。过渡帧用插值算法得到。     

双通道DSP角度信号视频处理系统的设计

设计了一种以2个TI TMS320C6416高性能定点DSP芯片为核心处理单元,Altera Cyclone Ⅱ系列的EP2C50 FPGA芯片为控制单元的双DSP视频处理系统.该设计充分利用TMS320C6416处理速度快,接口资源丰富,定点数据处理能力强及EP2C50灵活可编程性、控制能力强的特点,利用EMIF口将DSP与FPGA互连,具有双通道同时高速处理,并行输出效果好等特点,满足了2路图形同步中心对称显示要求.