面向圖像處理的異構(gòu)多核仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、圖像信息在人類生活和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用，提高圖像處理速度已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域要解決的熱點(diǎn)問題之一。專用處理器核是解決圖像處理問題的有效手段，但由于任務(wù)缺乏并行，不可擴(kuò)展等缺點(diǎn)，致使許多圖像處理系統(tǒng)難于滿足人們對視頻圖像不斷增長的業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用需求。針對這一問題，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了面向圖像處理的異構(gòu)多核處理器仿真平臺系統(tǒng)。
　　 本文首先分析了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、專用指令集定制技術(shù)和多核通信機(jī)制，提出了一種基于集束分類模型的指令

2、集定制方法，主要采用集束分類方法把候選指令集進(jìn)行分類來解決專用指令集定制過程中搜索空間較大的問題。在對圖像處理算法分析過程中，運(yùn)用該指令集定制方法對圖像處理算法中的一些高頻和耗時(shí)操作定制為專用指令，利用Open Virtual Platform(OVP) API對OVPsim中現(xiàn)有處理器進(jìn)行指令擴(kuò)展并實(shí)現(xiàn)了一款面向圖像處理的專用指令集處理器核。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明專用指令集處理器核比原處理器核在性能上有較大的提高。
　　 其次，本文以專

3、用指令集處理器核為輔助核，OVPsim多核模擬器中的MIPS處理器核為主核，實(shí)現(xiàn)了一款面向圖像處理的異構(gòu)多核仿真平臺。本文針對圖像處理算法特性研究了異構(gòu)多核處理器通信機(jī)制，設(shè)計(jì)了一種基于通信控制單元(Communication Control Unit，CCU)的多核通信模型，采用信箱模塊和DMA模塊來加速異構(gòu)多核處理器對圖像處理過程中的通信密集型任務(wù)和計(jì)算密集型任務(wù)的處理。本文利用OVP的BeHavior Model(BHM)和Per

4、ipheral Programming Model(PPM) API實(shí)現(xiàn)了通信控制單元并對異構(gòu)多核仿真平臺進(jìn)行了擴(kuò)展。經(jīng)過通信模型對比實(shí)驗(yàn)表明，采用通信控制單元的異構(gòu)多核通信方案比經(jīng)典的CELL異構(gòu)多核通信方案在效率上提高了11.3％。
　　 最后本文分析了基于縫隙分析的快速紙張計(jì)數(shù)系統(tǒng)中的圖像處理算法，以該系統(tǒng)中圖像處理耗時(shí)模塊為程序測試集，如中值濾波、形態(tài)學(xué)運(yùn)算等，在本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的面向圖像處理的多核異構(gòu)仿真平臺上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)