基于TMS320DM642 的X264 視頻編碼器的優(yōu)化
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DM642 使用兩級(jí)緩存L1 和L2。其中一級(jí)緩存L1包括一級(jí)程序緩存L1P 和一級(jí)數(shù)據(jù)緩存L1D；二級(jí)緩存L2 可配置為片內(nèi)存儲(chǔ)器、高速緩存或兩者結(jié)合。
外設(shè)包括[4-6]：3 個(gè)可配置的視頻端口；1 個(gè)10/100 Mbit/s的以太網(wǎng)控制器（EMAC）；1 個(gè)管理數(shù)據(jù)輸入輸出（MDIO）；1 個(gè)內(nèi)插VCXO控制接口；1 個(gè)McASP0；1 個(gè)I2C 總線；2 個(gè)McBSPs；3 個(gè)32 位通用定時(shí)器；1 個(gè)用戶配置的16 位或32 位主機(jī)接口（HPI16/HPI32）；1 個(gè)PCI；1 個(gè)16 引腳的通用輸入輸出口（GP0），具有可編程中斷/事件產(chǎn)生模式；1 個(gè)64 位IMI-FA，可以與同步和異步存儲(chǔ)器的外圍設(shè)備相連。
DM642 與傳統(tǒng)的DSP 一樣，采用哈佛結(jié)構(gòu)，即把數(shù)據(jù)與程序分開存放于不同的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，保證在DSP 的實(shí)際工作中，從程序存儲(chǔ)區(qū)取指令與從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)取運(yùn)算數(shù)據(jù)是互相獨(dú)立的， 另外在CPU 內(nèi)部設(shè)計(jì)了8 個(gè)不同的處理單元， 可使在運(yùn)行過程中，CPU 是按照流水線流程進(jìn)行操作的。
3 DM642 平臺(tái)優(yōu)化方案介紹
3.1 算法和系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是合理安排程序中各個(gè)模塊在DSP 的存儲(chǔ)區(qū)間中所放的位置， 也就是解決存儲(chǔ)區(qū)間的映射問題；在數(shù)據(jù)處理方面，盡量減少待處理數(shù)據(jù)的無謂搬移。算法優(yōu)化主要體現(xiàn)在分析算法有沒有更好更簡(jiǎn)單的替代方法，算法是否有某種對(duì)稱性，可否采用更合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。在X264 的優(yōu)化中，首先考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理安排， 譬如程序到內(nèi)存映射方面， 首先利用CCS的CODE_SECTION[9]偽指令把X264 中的9 個(gè)大的模塊，依次映射到9 個(gè)大的子區(qū)間里面，把頻繁使用到的DCT/IDCT 模塊、QUANT/DEQUANT 模塊、SAD/SATD 模塊放到DM642 的片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)（L2 SRAM）中，把其他模塊映射到片外存儲(chǔ)區(qū)中。在數(shù)據(jù)訪問方面，考慮到X264 編碼分別為編碼幀和幀間預(yù)測(cè)時(shí)的參考幀分配了存儲(chǔ)空間，在移植的過程中， 存在著編碼幀和參考幀的存放位置問題。從訪問速度來看，片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)的訪問速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于片外存儲(chǔ)區(qū)的速度，但片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)的空間卻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于片外存儲(chǔ)區(qū)，這樣出現(xiàn)了訪問速度與有限空間之間矛盾。考慮到實(shí)際編碼流程中，編碼的基本單元是16×16的亮度宏塊加上2 個(gè)8×8 的色度模塊， 這里用CCS 的DATA_SECTION[9]偽指令在DM642 的片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)（L2SRAM）中申請(qǐng)2 個(gè)大小為（16×16+8×8+8×8）的存儲(chǔ)區(qū)，來存放編碼像素值；用DATA_SECTION 偽指令在片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)申請(qǐng)一些空間，臨時(shí)存儲(chǔ)編碼過程中編碼宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式信息、幀間預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量信息以及離散余弦變換系數(shù)和量化系數(shù)；最后，為了運(yùn)動(dòng)估計(jì)和幀內(nèi)預(yù)測(cè)參考，給參考宏塊分配一定存儲(chǔ)空間。而整個(gè)當(dāng)前編碼幀和運(yùn)動(dòng)估計(jì)參考幀則放在DM642 映射的片外存儲(chǔ)區(qū)。
3.2 EDMA 和乒乓緩存的優(yōu)化
EDMA（Enhanced Direct Memory Access）是增強(qiáng)型直接內(nèi)存訪問的英文縮寫。DMA 技術(shù)指的是在嵌入式處理平臺(tái)或者大型計(jì)算平臺(tái)上，外設(shè)與外設(shè)之間、外設(shè)與存儲(chǔ)器之間、存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間可以在不需要CPU干預(yù)的情況下， 進(jìn)行數(shù)據(jù)搬移和訪問。這樣可以保證CPU 在對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)， 存儲(chǔ)器把即將要處理的新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，減少CPU 等待時(shí)間，特別是在一些需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)搬移的情況下， 能夠顯著提高系統(tǒng)的運(yùn)算速度。DM642 具備64 個(gè)EDMA 物理傳輸信道，能夠保證數(shù)據(jù)在極短時(shí)間內(nèi)，在DM642 外設(shè)的緩存區(qū)間和DM642 存儲(chǔ)器之間進(jìn)行搬移。DM642 的EDMA[10]主要有3種啟動(dòng)模式： CPU 啟動(dòng)，同步事件啟動(dòng)，外部事件啟動(dòng)。
CPU 啟動(dòng)指的是CPU 通過調(diào)用EDMA 的應(yīng)用程序接口（Application Programming Interface，API） 去啟動(dòng)預(yù)先設(shè)置好的EDMA 搬移任務(wù)。同步事件啟動(dòng)一般指的是一個(gè)EDMA 信道完成了搬移任務(wù)，會(huì)產(chǎn)生激發(fā)信號(hào)，從而激發(fā)其他的EDMA 信道開始數(shù)據(jù)搬移。外部事件啟動(dòng)一般指的是DSP 的外設(shè)完成與外界的數(shù)據(jù)交換后， 激發(fā)EDMA信道進(jìn)行數(shù)據(jù)搬移。
在對(duì)X264 進(jìn)行EDMA 優(yōu)化中， 采用雙buffer 機(jī)制，也就是俗稱的乒乓緩存（ping-pong buffer）機(jī)制。具體操作代碼示例為：
評(píng)論