Модернизация архитектуры системы на кристалле для снижения энергопотребления в декодерах потоковых видеоданных

• Автор: Пучков, Григорий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

1.1. Введение. Методы и стандарты компрессии видео МРЕО1,2,4, Н.1, Н.2, Н.3, Н.4. Основные определения

1.2. Обзор процесса декодирования МРЕО2 видео

1.3. Структура и особенности работы системы декодирования потоковых видеоданных. Общая архитектура декодера .

1.4. Макроблочная модель работы конвейера декодирования.

1.5. Блочная модель работы конвейера декодирования.

1.6. Особенности работы конвейера декодирования с памятью.

1.7. Анализ затрат энергии при работе СнК декодера потоковых видеоданных .

1.8. Выводы по главе 1. Постановка задачи диссертационной работы

Глава 2. Разработка алгоритма динамического изменения скорости при работе с внешней памятью и способа арбитража, обеспечивающего непрерывную работу внутреннего конвейера обработки данных. при изменении скорости доступа к внешней памяти в системе декодирования видео. Разработка блока ускоренных вычислений потоковых данных
2.1. Разработка алгоритма динамического изменения скорости при работе с внешней памятью системы декодирования видео
2.1.1. Анализ и выявление возможных этапов обработки, позволяющих понизить скорость обращений к общей внешней памяти .
2.1.2. Анализ работы БИКАМпамяти. Анализ потребления тока при доступе к памяти на разных скоростях работы конвейера декодирования видеоданных
2.1.3. Формулировка алгоритма динамического изменения скорости работы общей внешней памяти
2.2., Разработка способа арбитража, комбинирующего выделение непрерываемых временных интервалов и защитных окон
2.2.1. Описание очередности доступа на внешнюю шину.
2.2.2. Специфика использования блочной схемы обработки для модели очередности с фиксированным приоритетом
2.2.3. Разработка способа арбитража в системе с обшей памятью, дополненного защитными интервалами и непрерываемыми временными окнами .
2.2.4. Работа временных окон и защитных интервалов
2.3. Разработка блока ускоренной обработки потоковых данных.
2.3.1. Анализ структуры извлекаемых слов и операций, выполняемых устройством разбора битового потока
2.3.2. Варианты реализации устройства разбора битового потока. Работа процессора над извлечением слова. Последовательность исполняемых команд .
2.3.3. Возможность минимальной реализации задачи. Разработанный
блок ускоренной обработки потоковых данных
2.4. Выводы по главе 2
Разработка алгоритма адаптивного изменения скорости работы общей
внешней памяти.
Глава 3. Интеграция разработанных методов, блоков и алгоритмов в структуру системыдекодера видео но стандарту МРЕС
3.1. Интщрация метода адаптивного изменения скорости доступа и метода арбитража, с выделением непрерываемых временных окон и защитных интервалов при работе с общей внешней памятью системы на кристалле декодирования видео
3.1.1. Основные компоненты системы. Особенности модернизации.
3.1.2. Обеспечение синхронизации при изменении тактовой частоты работы внешней шины. Работа устройств генераторов тактовой частоты.
Возможности реализации.
3.1.3. Переход внешней шины на другую тактовую частоту
3.1.4. Реализация работы алгоритма адаптивного изменения скорости и арбитража, с выделением непрерываемых временных окон и защитных интервалов при доступе к общей внешней памяти
3.2. Интеграция блока ускоренной обработки потоковых данных в систему на кристалле декодирования видеоданных.
3.2.1. Процессор для вычисления и управления работой системы на кристалле декодера видеоданных.
3.2.2. Особенности системы команд. Специальные команды длинного сдвига.
3.3. Выводы по главе.
Глава 4. Исследование эффективности применения алгоритма адаптивного изменения скорости доступа. к общей внешней памяти и способа арбитража с непрерываемыми временными интервалами и защитными окнами в системе на кристалле декодирования,
видеоданных. Эффект от внедрения блока ускоренной обработки битового потока.
4.1. Исследование применения алгоритма адаптивного изменения скорости доступа к общей внешней памяти
4.1.1. Исследование применения алгоритма адаптивного изменения скорости доступа к общей внешней памяти при обработке последовательностей компрессированных кадров 1РВВ.
4.1.2. Исследование применения алгоритма адаптивного измененияскорости доступа к общей внешней памяти при обработке
последовательностей компрессированных кадров типа 1РВВРВВРВВ
4.1.3. Исследование влияния разрядности внешней шины на организацию передачи и общее количество передаваемых данных на шине.
4.2. Исследование эффективности применения способа арбитража с непрерываемыми временными интервалами и защитными окнами в системе на кристалле декодирования видеоданных.
4.3. Эффект от внедрения блока ускоренной обработки потоковых данных в процессор обработки и управления системы на кристалле декодирования видеоданных
Заключение
Список литературы


Предложен алгоритм адаптивного изменения скорости доступа к памяти, основанный на свойствах последовательности потоковых видеоданных, который позволяет регулярно уменьшать скорость работы внешней памяти на предопределенные временные периоды. Патент 1. Предложен способ арбитража на общей шипе, комбинирующий выделение непрерываемых временных интервалов и защитных окон, позволяющий корректировать количество передаваемых данных в каналах без изменения приоритетов. Предложен новый способ ускоренного вычисления потоковых данных, повышающий скорость обработки и обеспечивающий снижение количества команд. Патент 8. Разработана модернизированная архитектура декодера потоковых видеоданных, имеющая постоянную скорость работы внутреннего конвейера обработки и изменяемую скорость доступа к внешней памяти. Его применение уменьшает энергопотребление системы декодирования видео МРЕв2 МРМБ на для последовательностей кадров 1РВВРВВРВВ и 1РВВ соответственно. Применение алгоритма динамическивыбираемого арбитража, комбинирующего выделение непрерываемых временных интервалов и защитных окон при обращении к памяти, позволяет временно снижать тактовую частоту общей шины без потери непрерывности транзакций и без увеличения размеров буферов временного хранения данных. Алгоритмы адаптивного изменения скорости и динамическивыбираемого арбитража повышают производительность системы декодирования последовательностей видеоданных за счет упрощения и упорядочивания схемы доступа при обращении к памяти в многопотоковой системе. Разработанный способ и реализующий его Блок ускоренной обработки потоковых данных существенно упрощает и ускоряет на работу центрального процессора системы видеообработки при начальном декодировании сжатого битового потока. Предложенные алгоритмы адаптивного изменения скорости и динамическивыбираемого арбитража, а также блок ускоренной обработки потоковых данных нашли применение в разработанном в ООО НПК СенсорИС устройстве Мультимедийная система на кристалле Термит. Результаты работ внедрены в ООО НПК. СенсорИС при разработке проекта Мультимедийная система на кристалле Термит и в ООО НЛП
Цифровые решения в МИР Исследования и разработка отечественной высокопроизводительной системы кодирования, передачи, приема и декодирования мультимедийной информации. Разработанные методы внедрены в учебный процесс кафедры СМ5 Автономные информационные и управляющие системы МГТУ им. Баумана в дисциплинах Схемотехническое проектирование микроэлектронных устройств и Вычислительные машины, системы и сети, что подтверждается соответствующими актами. Архитектура декодера потоковых видеоданных для реализации в СнК, имеющая постоянную скорость работы внутреннего конвейера, обработки и изменяемую в зависимостиот количества передаваемых данных скорость доступа х внешней памяти. Алгоритм адаптивного изменения скорости доступа ю памяти, основанный на свойствах последовательности, потоковых видеоданных, позволяющий снизить энергопотребление системы декодирования на . Способ арбитража на общей шине, комбинирующий выделение непрерываемых временных интервалов и защитных окон. Данный способ арбитража в системе обработки видеоданных упрощает и упорядочивает схему доступа к общей памяти на разных скоростях. Способ ускоренного. Новое алгоритмическое, математическое, логическое и схемотехническое обеспечение устройств адаптивного изменения скорости доступа к памяти, арбитража комбинирующего выделение непрерываемых. МФТИ, Москва, г. VII международная конференция Цифровая обработка сигналов и ее применение . Москва, г. Телевидение передача и обработка изображений. ЛЭТИ. В И. Ульянова Ленина, СанктПетербург, г. МААН. Секция по проблемам функциональных материалов электронной техники. ИРЭ. РАН им. В.А. Основные результаты диссертационной работы, опубликованы в печатных работах. Из них 3 опубликованы в научнотехнических журналах из перечня ВАК Минобрнауки. Г1о теме диссертации получены 2 патента. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.