基于C6000系列DSP的MPEG-4編碼器實(shí)現(xiàn)

　　MPEG-4是一種開放性標(biāo)準(zhǔn),其中許多部分都沒(méi)有規(guī)定,可以加入一些新的算法,因此采用通用DSP能夠隨時(shí)更新算法、優(yōu)化算法、使得編碼效率更高。由于MPEG-4編碼算法復(fù)雜,需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量大,無(wú)論是存儲(chǔ)空間分配、數(shù)據(jù)傳輸還是運(yùn)算速度對(duì)DSP來(lái)說(shuō)都是挑戰(zhàn)。本文介紹了基于C6000系列DSP的MPEG-4視頻編碼卡的軟硬件實(shí)現(xiàn)。利用DSP的VLIW和流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序可以使MPEG-4編碼效率大大提高。

　　1 DSP特性介紹

　　由于算法的復(fù)雜性及數(shù)據(jù)量的日益增大,單靠串行結(jié)構(gòu)的處理器完成數(shù)據(jù)處理工作已經(jīng)越來(lái)越不可行,因此出現(xiàn)了并行結(jié)構(gòu)的CPU以完成這一新的任務(wù)?，F(xiàn)今最著名的兩種并行體系結(jié)構(gòu)是超長(zhǎng)指令字VLIW(Very Long Instruction Word)結(jié)構(gòu)和超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)。由于超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)CPU硬件極其復(fù)雜,指令動(dòng)態(tài)調(diào)度將導(dǎo)致時(shí)間的不確定性,所以DSP很少使用這種結(jié)構(gòu)。而一般使用超長(zhǎng)指令字(VLIW)結(jié)構(gòu),這種長(zhǎng)指令通常包括多個(gè)彼此獨(dú)立的同步操作。

　　C6000系列DSP是TI公司生產(chǎn)的高檔DSP。這一系列DSP都是基于VelociTITM構(gòu)架的VLIW DSP,它在每個(gè)周期可以執(zhí)行八條32bit的指令,具有高達(dá)200MHz的CPU,從而使得其運(yùn)算能力達(dá)到1600MIPS(200MHz×8條指令=1600MIPS)。這些性能都確立了它在高端多媒體應(yīng)用中的地位。

　　DSP的CPU結(jié)構(gòu)如圖1所示,它具有兩個(gè)通道,每個(gè)通道具有4個(gè)功能單元(1個(gè)乘法器和3個(gè)算術(shù)邏輯單元),16個(gè)32位通用寄存器,每個(gè)通道的功能單元可以隨意訪問(wèn)本通道的寄存器。CPU還有兩個(gè)交叉單元,通過(guò)它們,一個(gè)通道的功能單元可以訪問(wèn)另一個(gè)通道的寄存器。另外CPU還具有256bit寬的數(shù)據(jù)和程序通道,可以使程序存儲(chǔ)器在每個(gè)時(shí)鐘周期提供8條并行執(zhí)行指令。這種CPU結(jié)構(gòu)是DSP具有VLIW結(jié)構(gòu)的最基本條件。此系列DSP的存儲(chǔ)空間映射為內(nèi)部存儲(chǔ)器、內(nèi)部外設(shè)及擴(kuò)展存儲(chǔ)器。其中內(nèi)部存儲(chǔ)器由64KB內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器構(gòu)成,內(nèi)部程序存儲(chǔ)器可以映射到CPU地址空間或者作為Cache操作。內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均可通過(guò)CPU、DMA或HPI(HostPort Interface)方式訪問(wèn),HPI接口使上位機(jī)可以訪問(wèn)DSP的存儲(chǔ)空間。