基于SIMD的媒體處理器的數(shù)據(jù)存儲與組織體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、基于SIMD技術(shù)的媒體處理器在多媒體處理領(lǐng)域憑借著其良好的可編程性和高性能而備受關(guān)注。但是其性能的進(jìn)一步提高卻受制于一些非運(yùn)算的因素，也就是通常所說的數(shù)據(jù)存儲與組織。這主要是由多媒體處理的數(shù)據(jù)訪問的靈活性和SIMD技術(shù)對算法的規(guī)整性的高度依賴性所導(dǎo)致。為了進(jìn)一步的開發(fā)基于SIMD技術(shù)的媒體處理器的性能，本文分別從數(shù)據(jù)組織和存儲兩個方面來對其進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。 首先，在數(shù)據(jù)組織方面，本文提出了一種基于顯式數(shù)據(jù)置換的EDO-SIM

2、D指令集體系結(jié)構(gòu)。它將數(shù)據(jù)置換信息顯式地聲明在了指令字當(dāng)中，同時將數(shù)據(jù)置換操作與數(shù)據(jù)計算和存儲操作結(jié)合起來，通過這樣的方法來降低由數(shù)據(jù)組織指令所帶來的非計算開銷。本文還給出了在一個baseline SIMD媒體處理器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)EDO-SIMD指令集體系結(jié)構(gòu)的方法。基于H.264/AVC實時解碼器的Benchmark實驗結(jié)果表明，在僅僅只在硬件面積上增加了0.49％的情況下，所提出的。EDO-SIMD可以達(dá)到1.34～1.40的性能加速

3、比以及減少17.7％的代碼長度。 然后，本文分別從兩個方向上探討了SIMD媒體處理器的片上存儲系統(tǒng)的優(yōu)化方案。其一是研究如何能將流訪問與面向二維邏輯數(shù)據(jù)空間的并行存儲器結(jié)合起來，在這個方面，本文提出了一個基于地址交織的二維流存儲系統(tǒng)。該存儲系統(tǒng)完成了二維邏輯空間到物理空間上并行存儲器模塊的映射。數(shù)據(jù)在物理存儲器上進(jìn)行了交織存放以支持行陣列和列陣列的同時訪問。該交織算法在之前的交織算法基礎(chǔ)上做了面向流訪問的改進(jìn)。基于H.264/A

4、VC實時解碼器的Benchmark實驗結(jié)果表明，所述的二維流存儲系統(tǒng)可以減少平均約32.0％的存儲器訪問率以及25.4％的實時處理中所需的時鐘周期數(shù)。 在另一方面，本文致力于研究如何改進(jìn)傳統(tǒng)的基于線性偏差的地址交織策略來解決其存儲器冗余和無法支持模尋址的問題。本文提出了一種優(yōu)化的基于線性偏差的交織策略，它采用了2pq(Pq表示并行的數(shù)據(jù)通路路數(shù))個存儲器模塊。為了克服在這種情況下帶來的存儲器模塊沖突，所提出的交織策略在二維邏輯數(shù)