32位圖像向量處理器關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、圖像處理技術(shù)是信息處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)熱門(mén)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)、地球資源勘測(cè)、氣象信息等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著人們對(duì)圖像信息應(yīng)用需求的擴(kuò)大和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，提高圖像處理的速度成為了圖像處理致力于解決的難點(diǎn)問(wèn)題之一。圖像的并行處理是解決大規(guī)模圖像處理問(wèn)題的有效手段，但由于體積大、功耗高、難以維護(hù)等缺點(diǎn)，致使許多并行圖像處理系統(tǒng)，如多處理器系統(tǒng)(MP)和集群系統(tǒng)(Cluster)等，難以得到廣泛應(yīng)用。向量處理是加速數(shù)據(jù)密集計(jì)算的一種成熟技

2、術(shù)。通過(guò)引入向量機(jī)制，微處理器能夠針對(duì)圖像處理算法開(kāi)發(fā)出更多的數(shù)據(jù)并行性，提高圖像處理性能。
　　 本文以微處理器體系結(jié)構(gòu)為研究方向，結(jié)合圖像處理算法特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)了能夠高速靈活處理各種圖像算法的圖像向量處理器。在指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，首先從數(shù)學(xué)角度對(duì)圖像處理中的局部運(yùn)算進(jìn)行了分析，提出了一種圖像處理向量化方法。在此基礎(chǔ)上，定義了圖像向量處理運(yùn)算集，進(jìn)而設(shè)計(jì)了符合圖像處理特點(diǎn)的32位RISC指令系統(tǒng)。在圖像處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用處

3、理器設(shè)計(jì)的基本理念，針對(duì)標(biāo)量和向量混合執(zhí)行方式，研究設(shè)計(jì)了各個(gè)組成單元的結(jié)構(gòu)，對(duì)向量運(yùn)算指令、向量訪存指令和流水線等實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論。同時(shí)還設(shè)計(jì)了一塊PCI通信板卡，以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與圖像處理器之間的通信，構(gòu)建了一個(gè)相對(duì)完整的圖像處理系統(tǒng)。
　　 最后以Xilinx公司的Virtex5系列FPGA為實(shí)現(xiàn)載體，測(cè)試驗(yàn)證了圖像處理器的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的理論分析和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩方面分析，證明了圖像處理器在圖像處理方面的良好