论文摘要
近年来媒体处理尤其是H.264/AVC、Ogg/Vorbis等音视频压缩技术的集成电路产品成为消费类电子的主要部分,为了提高设计效率,降低芯片成本,SoC设计方法学已逐步取代了传统的定制设计、ASIC设计等流程,成为消费类媒体处理电子产品的主流芯片设计方案。但随着设计复杂度要求的进一步提高,单核作为控制和计算的核心已不能完成如H.264/AVC等编解码标准的计算,对于特定任务添加硬件加速指令集的计算核心或加速器的多核SoC体系结构,在嵌入式领域满足了这样的高性能计算要求,MPSoC(Multi Processor SoC),尤其是异构MPSoC体系结构,与其相应应用目标有较强的耦合性,可从核心指令集、IP、总线、多核通信协议及软件等方面进行定制和优化。本文基于中天微系统有限公司与浙江大学合作开发的CK510高性能嵌入式CPU、Spock媒体处理DSP核,设计硬件计算加速单元、通信辅助单元等以配合工作,搭建合理的SoC架构以满足媒体应用的需求。媒体用例则选用典型音视频编解码标准为媒体应用的主要研究对象,其中视频编解码标准H.264/AVC在编码效率、容错性和网络适应性方面较之H.263、MPEG4等具有显著优势,代表着当前最先进的视频压缩技术;音频编解码标准Ogg/Vorbis作为开源音频标准,在相同码率下较MP3标准有更高的压缩效率。针对Ogg/Vorbis编解码设计并实现了Gemini片上双核系统,不仅可在FPGA50M的情况下进行实时Ogg/Vorbis解码及播放,更可继续扩展加速器以完成视频任务。双核片上系统具有丰富的多核通信机制支持,也通过定制软硬件以提高系统核心的计算并行性,简化其在通信中的延迟。为多核H.264/AVC解码片上系统做了充分的研究和铺垫。
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摘要Abstract目录图表目录Chapter1 绪论1.1 课题背景1.2 本文的主要研究工作及内容安排Chapter2 SoC设计方法学2.1 基于IP复用的设计方法2.1.1 设计方法学2.1.2 可复用设计重点2.1.3 可重用验证方法学2.2 面向应用的系统设计2.2.1 快速系统建原型2.2.2 软/硬件协同设计2.2.3 基于应用的设计流程Chapter3 MPSoC的核与IP3.1 CK510嵌入式处理器核3.1.1 CKCORE指令集3.1.2 CKCORE流水线结构3.1.3 CKCORE总线接口3.2 Spock DSP媒体加速数字信号处理器3.2.1 Spock指令集3.2.2 Spock的流水线定义3.2.3 Spock的执行单元3.2.4 存储管理和外部接口3.3 Memory控制器IP核3.3.1 Memory控制器特点3.3.2 Memory控制器的设计难点3.4 LCD控制器IP核3.5 DMA控制器IPChapter4 片上总线架构的设计4.1 时分复用总线策略4.2 Crossbar4.3 总线功能模型Chapter5 双核SOC系统（Gemini）设计5.1 体系结构定义及设计5.2 数据传输IP核5.2.1 AHB2AHB总线桥设计5.2.2 多层AHB2APB桥--ICM模块设计5.2.3 双核通信Mailbox模块设计5.3 片上双核通信机制的设计5.3.1 三种双核间通信机制5.3.2 数据通信机制评估5.4 SoC仿真与验证5.4.1 IP验证方案5.4.2 系统验证流程5.5 Gemini Benchmark:OggVorbis实时解码与控制Chapter6 H.264/AVC解码片上多核系统6.1 H.264/AVC视频编解码标准6.2 H.264 Decoder MPSOC架构6.3 Schubert DSP核6.3.1 Schubert体系结构6.3.2 Schubert编程模型6.4 运动估计加速器6.4.1 H.264/AVC运动估计的特点6.4.2 运动估计加速器体系结构6.5 CABAC加速器Chapter7 总结与展望参考文献作者攻读硕士期间参加的科研工作致谢
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标签：异构多核论文; 嵌入式处理器论文;
