嵌入式多媒體應(yīng)用的多處理器核軟件設(shè)計(jì)框架
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由于每個(gè)DMA控制器上都有兩組MDMA通路，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以將MDMA通路在處理器核上平均分配，從而可以對(duì)稱地進(jìn)行并行操作。
對(duì)于具有較小粒度數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式的應(yīng)用，可以輕松的利用對(duì)L1和L2存儲(chǔ)器的快速訪問(wèn)，也可以直接將獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊從外圍設(shè)備傳送到L1和L2存儲(chǔ)器，而不需要通過(guò)慢速的外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)，這樣可節(jié)省寶貴的外存儲(chǔ)器帶寬和MDMA資源，還可以縮短數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。
對(duì)于某些采用較高層級(jí)粒度的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式的應(yīng)用，存儲(chǔ)器就可能成為訪問(wèn)瓶頸，因?yàn)檩^小的L1和L2存儲(chǔ)器層級(jí)不能容納大量的數(shù)據(jù)幀。然而，大量數(shù)據(jù)幀之間雖然會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，但這種關(guān)聯(lián)通常也僅存在于跨數(shù)據(jù)幀的較小數(shù)據(jù)塊。如果能將所有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)幀存放在一個(gè)較大的存儲(chǔ)空間（外存儲(chǔ)器）中，就可以將每一幀中的獨(dú)立數(shù)據(jù)塊相繼送入空閑的處理器核進(jìn)行處理。如果這些獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊比數(shù)據(jù)幀小得多，以至于符合L1和L2存儲(chǔ)器的容量，就可減少存儲(chǔ)器存取延遲從而高效地處理數(shù)據(jù)。
雖然L2和外存儲(chǔ)器都有獨(dú)立的總線連接，兩個(gè)處理器核仍共享這些存儲(chǔ)器接口總線。因此，應(yīng)當(dāng)盡量避免利用兩個(gè)處理器核同時(shí)對(duì)同一級(jí)別的存儲(chǔ)器進(jìn)行存取操作，以免造成因線路爭(zhēng)用引起延遲。為了減少線路爭(zhēng)用狀態(tài)，程序架構(gòu)應(yīng)考慮目標(biāo)程序代碼和數(shù)據(jù)的映射，要讓一個(gè)處理器核主要訪問(wèn)L2存儲(chǔ)器核，而另一處理器核則主要訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。在這種情況下，雖然處理器核完成多數(shù)外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)會(huì)出現(xiàn)較大的訪問(wèn)延遲，但總的訪問(wèn)延遲仍然要比存在線路爭(zhēng)用狀態(tài)下的情況小。
該結(jié)構(gòu)能將所有的輸入外設(shè)接口配置在一個(gè)處理器核上，所有的輸出外設(shè)接口分配到另一處理器核上。BF561體系結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)PPI（并行外設(shè)接口），通過(guò)PPI視頻輸入/輸出接口，可以實(shí)現(xiàn)輸入或輸出視頻幀的獨(dú)立操作。
如果中斷處理時(shí)間比數(shù)據(jù)流的處理時(shí)間要短，還可將所有的外設(shè)接口分配到一個(gè)處理器核上以便于編程，較短的中斷處理時(shí)間不會(huì)影響兩個(gè)處理器核的負(fù)載平衡。
建議的軟件框架模型
基于數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式的粒度，您可以定義四種軟件框架：行處理（空域），宏塊處理（空域），幀處理（時(shí)域）以及GOP處理（時(shí)域）。如果某個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式適于這四種模型中的任何一種，就可以采用相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)，如果對(duì)同一數(shù)據(jù)流有兩種或多種處理算法，還可以將這幾種軟件結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱的并行處理。
在行處理模式中，只在行級(jí)有相關(guān)性——也就是說(shuō)，只在兩個(gè)相鄰像素之間存在相關(guān)性。每行數(shù)據(jù)形成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，這樣兩個(gè)處理器核都獨(dú)立處理，圖3說(shuō)明了行處理軟件架構(gòu)的數(shù)據(jù)流模型。圖中，處理器核A控制視頻輸入，處理器核B控制視頻輸出。處理器核A和B之間的數(shù)據(jù)有獨(dú)立的MDMA通道進(jìn)行管理。L1存儲(chǔ)器使用多個(gè)緩沖器，可以避免處理器核與外設(shè)DMA數(shù)據(jù)訪問(wèn)之間出現(xiàn)的線路爭(zhēng)用狀態(tài)。兩個(gè)處理器核之間每行數(shù)據(jù)的同步，則通過(guò)一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)量實(shí)現(xiàn)。在行處理模式中，采用單處理器核方式將數(shù)據(jù)直接存入L1存儲(chǔ)器也具有優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)省外部存儲(chǔ)器帶寬和DMA資源。行處理軟件架構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例包括色彩變換，直方圖均衡化，濾波，以及采樣。
圖4說(shuō)明了宏塊數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式的數(shù)據(jù)流模型，可以將交替的宏塊在兩個(gè)處理器核之間傳送。L2存儲(chǔ)器保持多個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，宏塊從L2存儲(chǔ)器傳輸?shù)矫總€(gè)處理器核的L1存儲(chǔ)器都有獨(dú)立的MDMA通道。L1存儲(chǔ)器也保持多個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以避免在DMA和處理器核數(shù)據(jù)訪問(wèn)過(guò)程中產(chǎn)生線路爭(zhēng)用。與行處理結(jié)構(gòu)類(lèi)似，該結(jié)構(gòu)中處理器核A仍控制輸入視頻接口，處理器核B控制輸出接口，計(jì)數(shù)信號(hào)量實(shí)現(xiàn)兩個(gè)處理器核之間的同步。這種軟件架構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例包括邊緣檢測(cè)，JPEG/MPEG的編/解碼算法，以及卷積編碼。
在幀級(jí)處理模式中，外部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)幀。根據(jù)數(shù)據(jù)幀（宏塊或行）之間相關(guān)性的粒度，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)幀的子塊傳送到L1或L2存儲(chǔ)器。圖5說(shuō)明了幀級(jí)處理軟件架構(gòu)數(shù)據(jù)流模型。在這種情況下，假定某個(gè)宏塊在不同幀間存在相關(guān)性，系統(tǒng)則將數(shù)據(jù)幀的宏塊傳送至L1存儲(chǔ)器。與其他軟件架構(gòu)類(lèi)似，處理器核A仍控制輸入視頻接口，處理器核B則控制輸出接口，計(jì)數(shù)信號(hào)量實(shí)現(xiàn)兩個(gè)處理器核之間的同步。該軟件架構(gòu)已應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法。
評(píng)論