使用UML2.0的可重构多媒体硬件加速器设计与分析

论文摘要

随着流媒体在嵌入式系统设计中日益广泛的应用,各种多媒体数据信息的存储和传输标准迅速发展。在标准的不断拓展的过程中,新的算法对旧的算法中的运算密集型部件常常进行重构或者改进。UML2.0作为一种国际标准的统一建模语言,在硬件设计和软硬件协同设计方面提供了一些结构和行为设计的帮助。作为一种新兴的高级设计手段,已经在系统级建模中发挥越来越重要的作用。本文新颖的提出将UML2.0作为流媒体系统的可重构设计和分析的手段,并以SA-DCT的Kinane算法和Chen算法为例,快速的建模并评价两种设计在流媒体软硬件划分的效率,可重构性能,和软硬件代价。在实施过程中使用UML语言进行的设计可以翻译成为SystemC的模型,通过工具链开发出可综合的代码。本文显示了快速地建模,验证,评价并生成嵌入式系统设计的可行性。本文的结果表明UML不仅仅可以进行高级系统的描述,也可以进行底层的硬件描述。本文创新的使用UML进行精确到周期的硬件描述,可以作为一个重要的创新性参考被引入UML设计团体。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 1 背景综述
• 1.1 UML2.0
• 1.1.1 UML2.0 概述
• 1.1.2 UML2.0 总体框架结构
• 1.1.3 结构
• 1.1.4 行为
• 1.2 XML1.5
• 1.3 视频编码技术发展
• 1.4 运算密集型任务
• 1.4.1 二维离散余弦变换
• 1.4.2 SA-DCT
• 1.5 基于UML2.0 的可重构多媒体硬件加速器解决方案的提出
• 1.5.1 UML2.0 系统模型到RTL 级实现流程
• 1.5.2 试验方案及可行性分析
• 1.6 本章小结
• 2 SA-DCT 算法
• 2.1 SA-DCT 的基本硬件方法
• 2.2 Kinane 的偏硬件SA-DCT
• 2.2.1 奇偶分解单元EOD
• 2.2.2 可重构的基于加法器的分布算数点积单元
• 2.2.3 部分积加法树
• 2.3 Chen 的偏软件的SA-DCT
• 2.3.1 算法推导与分析
• 2.3.2 Chen 算法的体系结构设计
• 2.4 本章小结
• 3 UML2.0 实现SA-DCT 硬件算法建模
• 3.1 Kinane 法的UML 设计
• 3.1.1 结构图
• 3.1.2 行为图
• 3.2 Chen 法的UML 设计
• 3.2.1 结构图
• 3.2.2 行为图
• 3.3 精确至时钟周期的设计规范
• 3.4 功能性验证
• 3.5 实验结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 小结和对未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文